Un cercetător de la Universitatea din Stuttgart a dezvoltat un motor de plasmă inovator, capabil să utilizeze aerul rarefiat din atmosfera superioară drept combustibil. Această tehnologie, evaluată de Agenția Spațială Europeană, promite să extindă durata de viață a sateliților și să reducă dependența de combustibili tradiționali. Proiectul, prezentat de Francesco Romano în teza sa doctorală publicată pe arXiv, abordează problema consumului rapid de resurse necesare corectării orbitei.
Sistemul propus utilizează tehnologia de propulsie electrică cu respirație atmosferică (ABEP) pentru a capta moleculele de aer aflate la altitudini cuprinse între 100 și 450 km. O admisie special concepută colectează aceste particule, care sunt apoi introduse într-un propulsor electric pentru a fi transformate în plasmă. Gazul este expulzat cu o viteză mare, generând forța necesară menținerii satelitului pe orbită, transformând astfel particulele care ar încetini nava într-o sursă de energie.
La aceste altitudini, aerul este format în principal din oxigen atomic, un element extrem de reactiv care poate deteriora componentele metalice ale motoarelor clasice. Pentru a evita această problemă, Romano a proiectat un propulsor helicon bazat pe radiofrecvență, care nu include componente metalice expuse și nu necesită un neutralizator. Acest design permite funcționarea stabilă în condiții variabile, precum cele influențate de activitatea solară sau de ciclul zi-noapte.
Testele efectuate au demonstrat eficiența unei admisii cu geometrie parabolică, acoperită cu grafit sau dioxid de siliciu, care poate direcționa până la 94,3% din particulele de gaz către motor. Chiar și în cazul unei înclinări de 15 grade față de fluxul de gaz, performanța a scăzut cu doar 8 puncte procentuale. Motorul utilizează o tehnologie similară cu echipamentele de rezonanță magnetică, funcționând stabil cu o putere de doar 50-60 W.
Calculul energetic indică faptul că un astfel de sistem ar putea menține un satelit pe o orbită de 190-250 km cu un consum sub 1,6 kW, energie furnizată de panouri solare. Tehnologia ar putea fi aplicată și în misiuni pe Marte, folosind atmosfera bogată în dioxid de carbon de la altitudini de 120-160 km. Totuși, propulsorul rămâne într-o fază experimentală, fiind necesară validarea capacității de a susține o navă reală pe orbită pe termen lung.
Dezvoltarea acestor tehnologii de propulsie este esențială pentru explorarea spațială, având în vedere costurile ridicate ale combustibililor precum xenon. În prezent, sectorul spațial se confruntă cu provocări tehnice majore legate de gestionarea resurselor limitate și de rezistența echipamentelor la mediul extrem. Validarea unor astfel de motoare ar putea schimba radical modul în care sunt gestionate misiunile pe orbita joasă a Pământului și în afara acesteia.