6 Minute
Ingineri chinezi au dezvăluit un prototip de motor pentru avioane care promite să funcționeze fără combustibili fosili sau baterii. Folosind aer ambiental și energie concentrată sub formă de microunde, acest motor cu plasmă alimentat de microunde generează tracțiune prin comprimarea și ionizarea aerului în plasmă — o stare de materie de înaltă energie — ceea ce ar putea modifica semnificativ amprenta de carbon a aviației.
Cum funcționează, de fapt, un motor cu plasmă alimentat de microunde
Ideea de bază este surprinzător de simplă: se comprimă aerul ambiental, apoi se iradiază cu unde electromagnetice la frecvenţe joase (microunde) pentru a crea plasmă. Când microundele interacționează cu aerul comprimat, electronii sunt smulși din atomi și se formează un gaz ionizat — plasmă. Această plasmă poate elibera energie şi poate produce un jet de gaze la viteză mare care generează tracțiune.
Spre deosebire de motoarele cu reacţie bazate pe ardere, designul cu plasmă nu implică arderea kerosenului, nu necesită oxidanţi la bord şi nu produce subproduse chimice ale combustiei. Inginerii menționează că frecvențele microundelor folosite sunt relativ joase — comparabile cu cele din cuptoarele cu microunde casnice — deși nivelurile de putere şi sistemele de control sunt mult mai sofisticate. În termeni de propulsie, acest concept de motor cu plasmă atmosferică sau propulsie cu microunde elimină necesitatea transportării combustibilului, ceea ce ar putea reduce semnificativ emisii de carbon în aviație.
Origini și demonstrații timpurii
Conceptul îşi are rădăcinile în experimente din 2020 conduse de profesorul Jiao Tang de la Universitatea Wuhan, care cerceta inițial sinteza diamantului sintetic asistată de microunde. În timpul acelor teste de laborator, echipa lui Tang a observat condiţii în care microundele puteau susţine şi manipula plasmă în aer comprimat, iar ideea aplicării acestor fenomene în propulsie a început să prindă contur.
Primul dispozitiv de tip proof-of-concept ar fi levitat o sferă de oţel de aproximativ 900 de grame — o masă modestă, dar un reper semnificativ pentru o abordare de propulsie nouă. Trecerea de la levitarea unui obiect mic la propulsarea unui aparat de dimensiuni reale va necesita camere de plasmă mult mai mari, surse de microunde de înaltă putere stabile şi portabile, precum şi teste riguroase de zbor şi de siguranţă. Pentru scalare, inginerii vor trebui să rezolve provocări legate de alimentarea cu energie, control termic şi integrarea sistemelor de distribuţie a puterii, componente esenţiale pentru orice motor cu plasmă destinat aviației.
De ce contează pentru aviație și climă
Dacă ajunge la maturitate, propulsia cu plasmă alimentată de microunde ar putea reduce radical emisiile din aviație. Motoarele cu reacţie actuale ard cantităţi mari de combustibili fosili şi emit dioxid de carbon, un factor major al încălzirii globale. Un sistem de propulsie care elimină combustibilul la bord şi nu generează gaze de eşapament chimice ar reprezenta un salt important către decarbonizarea transportului aerian.
Dincolo de reducerea emisiilor, sistemele bazate pe plasmă pot oferi compensaţii diferite în privinţa eficienţei şi performanţei — posibil deschizând arhitecturi aeronautice noi şi reducând intervalele de realimentare pentru misiuni de lungă durată — însă aceste avantaje rămân speculative până când inginerii nu rezolvă provocările legate de sursele de energie, scalare şi eficienţă. Implementarea practică va depinde de demonstrarea unor avantaje energetice nete faţă de motoarele convenţionale şi sistemele hibride-electrice, dar şi de costurile operaţionale pe termen lung.
Unde se situează această tehnologie față de alte eforturi de propulsie
Fizica plasmei nu este străină cercetării aerospaţiale de înaltă performanţă. Experimente mari pentru fuziune şi propulsoare cu plasmă pentru sateliţi exploatează gaze ionizate, iar în ultima perioadă şi alte ţări au anunţat prototipuri de propulsie cu plasmă. Inginerii ruşi au promovat un concept de propulsor cu plasmă pentru distanţe lungi, iar NASA a investigat concepte de rachete cu plasmă pulsatilă. Motorul chinez cu plasmă alimentat de microunde se distinge prin faptul că utilizează aerul ambiental ca fluid de lucru şi microundele ca intrare principală de energie, evitând astfel necesitatea transportului unui propulsor lichid sau a reactivilor la bord.
În continuare, tehnologia se află într-un peisaj competitiv de cercetare în care entităţi academice, companii private şi agenţii spaţiale explorează variante diferite de propulsie electrică şi plasma. Diferenţiatorii cheie includ densitatea de putere, eficienţa energetică, scalabilitatea şi compatibilitatea cu reglementările de siguranţă aeronautică.
Provocări tehnice și pași următori
- Sursa de energie: Sunt necesare generatoare de microunde fiabile, uşoare şi surse de alimentare prin fascicul (beam power) pentru a scala tracțiunea la nivelul necesar aeronavelor comerciale.
- Limite termice și materiale: Plasma şi câmpurile de microunde solicită materialele; sisteme avansate de răcire şi aliaje sau ceramică noi vor fi esenţiale pentru longevitate și siguranță.
- Securitate și reglementare: Microundele de putere mare şi evacuările ionizate necesită certificări aviatice, teste de mediu şi standarde internaţionale clare înainte de operare comercială.
- Eficienţă și autonomie: Inginerii trebuie să demonstreze avantaje energetice nete comparativ cu sistemele convenţionale şi hibride-electrice pentru a justifica tranziţia în aviaţie.
Pe scurt, propulsia cu plasmă alimentată de microunde reprezintă o cale promițătoare către zborul fără combustibil. Este o tehnologie aflată în fază incipientă, cu potenţial dramatic, dar care se confruntă încă cu un lung traseu de dezvoltare tehnică, validare a siguranţei şi integrare a sistemelor înainte de a putea îndeplini promisiunea pentru aviaţia comercială. Cercetări suplimentare asupra conceptelor de motor cu plasmă, optimizării surselor de energie microwave şi a certificărilor sunt esenţiale pentru următoarele faze de testare şi demonstraţie în zbor.
Sursa: smarti
Lasă un Comentariu