Egy női fizikus feltalált egy új fúziós hajtóművet, amely 10-szer gyorsabban el tudja vinni az első embereket a Marsra, mint az eddig használtak

Dr. Fatima Ebrahimi, aki az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Princetoni Plazmafizikai Laboratóriumában (PPPL) dolgozik, feltalá...

Dr. Fatima Ebrahimi, aki az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Princetoni Plazmafizikai Laboratóriumában (PPPL) dolgozik, feltalált egy új fúziós hajtóművet, amely egyszer az embereket a Marsra viheti.

A hajtómű mágneses mezők segítségével lő ki plazma részecskéket a rakéta hátuljából, és így hajtja meg a járművet az űrben.

A mágneses mezők használata lehetővé teszi a tudósok számára, hogy egy adott küldetéshez igazítsák a tolóerő mennyiségét, és az űrhajósok is megváltoztathatják a tolóerőt, miközben távoli világokba repülnek.

Ebrahimi újítása az űrhajókat a vörös bolygóhoz tízszer gyorsabban is el tudná juttatni, mint a jelenlegi rakéták, mivel mágneses mezőket használ a részecskék meghajtására. (1)

"Egy ideje már dolgozom ezen a koncepción," - mondta Ebrahimi.

"2017-ben támadt az ötletem, amikor egy járműben ülve az autó kipufogógázának és a nagy sebességű kipufogó részecskék közötti hasonlóságokra gondoltam."

"Működése során ez a tokamak plazmoidoknak nevezett mágneses buborékokat hoz létre, amelyek másodpercenként körülbelül 20 kilométeres sebességgel mozognak, és ez számomra soknak tűnt."

A fúzió az az erő, amely a napot és a csillagokat hajtja, és a könnyű elemeket plazma formájában egyesíti.

A plazma a szabad elektronokból és atommagokból álló forró, feltöltött anyagállapot, amely a látható univerzum 99 százalékát képviseli, és hatalmas mennyiségű energiát képes előállítani.

A tudósok éjjel-nappal azon dolgoznak, hogy a fúziót egy laboratóriumban megismételjék, azzal a reménnyel, hogy kiaknázzák erejét, hogy áramot termeljen a mélyűrben utazó rakéták számára.

A részecskék meghajtására elektromos mezőket használó plazma hajtóművek csak alacsony fajlagos impulzust vagy sebességet képesek előállítani.

De a PPPL-ben számítógépeken végzett számítógépes szimulációk és a Országos Energetikai Kutatási Tudományos Számítási Központ, a DOE Tudományos Iroda felhasználói létesítménye a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumban, a kaliforniai Berkeley-ben megmutatta, hogy az új plazma hajtómű koncepció olyan kipufogást képes előállítani, amely több száz kilométeres sebességgel mozog másodpercenként, tízszer gyorsabban, mint más hajtóműveké.

"Ez a nagyobb sebesség egy űrhajó útjának kezdetén a külső bolygókat elérhetővé teheti az űrhajósok számára," - mondta Ebrahimi.

"A távolsági utazás hónapokat vagy éveket vesz igénybe, mert a vegyi rakétamotorok impulzusai nagyon alacsonyak, ezért a járműveknek eltart egy ideig, amíg felgyorsulnak," - mondta.

"De ha mágneses újracsatlakozáson alapuló hajtóműveket készítünk, akkor elképzelhető, hogy rövidebb idő alatt teljesíthetjük a távolsági küldetéseket."

Bár a fúzió használata a rakéták meghajtására nem új koncepció, Ebrahimi hajtóműve három szempontból is különbözik a ma használt eszközöktől.

Az első az, hogy a mágneses mezők erősségének megváltoztatása növelheti vagy csökkentheti a tolóerő mennyiségét, ami lehetővé teszi a jobb manőverezést az űrben.



"Több elektromágnes és több mágneses mező használatával elfordíthatunk egy gombot a sebesség finomhangolásához," - mondta Ebrahimi.

Másodszor, az új tolóerő a plazma részecskék és a plazmoid néven ismert mágneses buborékok kilökésével mozgást hoz létre.

A plazmoidok energiát adnak a meghajtáshoz, és egyetlen más hajtómű koncepcióban sem találhatók meg.

Az utolsó különbség azonban Ebrahimi ötlete és más elképzelések között az, hogy az ő mágneses mezőinek segítségével a plazma részecskéket a hajtómű hátuljából lövi ki, az űrben bevált eszközök viszont elektromos mezőket használnak.

A mágneses mezők használata mindent megváltoztathat, mivel lehetővé teszi a tudósok számára, hogy egy adott küldetéshez igazítsák a tolóerő mennyiségét.

"Míg más hajtóművek esetében nehéz gázra van szükség olyan atomokból, mint a xenon, ebben a koncepcióban bármilyen típusú gázt használhatunk," - mondta Ebrahimi. A tudósok bizonyos esetekben előnyben részesíthetik a könnyű gázt, mert a kisebb atomok gyorsabban mozoghatnak.

(1) - https://www.cambridge.org/core/journals/
(2) - https://www.pppl.gov/news/2021/01/new