Τη δυνατότητα πτήσης από το έδαφος απευθείας στα όρια του διαστήματος μέσω της χρήσης μόνο αέρα και ηλεκτρισμού ενδεχομένως να αποκτήσουν τα αεροπλάνα μέσα στα επόμενα χρόνια, χάρη σε πρωτοποριακούς αεριωθούμενους κινητήρες (τζετ) πλάσματος που αναπτύσσουν επιστήμονες στο Technische Universität Berlin.
Οι κλασικοί αεριωθούμενοι κινητήρες παρέχουν ώθηση αναμειγνύοντας συμπιεσμένο αέρα με καύσιμο και αναφλέγοντάς τα. Το φλεγόμενο μείγμα διαστέλλεται ταχύτατα και διοχετεύεται στο πίσω μέρος του κινητήρα, με αποτέλεσμα το αεροπλάνο να κινείται προς τα εμπρός.
Αντί για καύσιμο, οι αεριωθούμενοι κινητήρες πλάσματος χρησιμοποιούν ηλεκτρισμό για τη δημιουργία ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Αυτά συστέλλονται και «διεγείρουν» ένα αέριο (αέρα ή αργό) σε πλάσμα- μία καυτή, πυκνή, ιονισμένη κατάσταση, παρόμοια με τις συνθήκες που επικρατούν στο εσωτερικό ενός αντιδραστήρα σύντηξης, ή άστρου.
Ωστόσο, αν και η κεντρική ιδέα φαίνεται σχετικά απλή, οι κινητήρες αυτοί παραμένουν στα εργαστήρια εδώ και περίπου μια δεκαετία, και η έρευνα πάνω σε αυτούς περιορίζεται στον τομέα της προώθησης δορυφόρων στο διάστημα.
Όπως αναφέρει το New Scientist, ο Μπερκάντ Γκιοκσέλ, στο Technische Universität Berlin, και η ομάδα του, αναζητούν τρόπο να χρησιμοποιηθούν τέτοιοι κινητήρες σε αεροπλάνα.
«Θέλουμε να αναπτύξουμε ένα σύστημα που μπορέι να λειτουργεί πάνω από υψόμετρο 30 χλμ, όπου δεν μπορούν να φτάσουν οι κανονικοί κινητήρες τζετ» λέει ο ίδιος. Τέτοιοι κινητήρες θα μπορούσαν να μεταφέρουν αεροσκάφη με επιβάτες στα όρια της ατμόσφαιρας- και ακόμα παραπέρα.
Η πρόκληση ήταν η ανάπτυξη ενός τέτοιου κινητήρα που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί τόσο για απογείωση όσο και για πτήση σε μεγάλα ύψη.
Οι κινητήρες πλάσματος συνήθως σχεδιάζονται έτσι ώστε να λειτουργούν στο κενό ή σε περιβάλλοντα χαμηλής πίεσης, όπως αυτά που βρίσκονται ψηλά στην ατμόσφαιρα, όπου χρειάζεται να μεταφέρουν προμήθειες αερίου.
Ωστόσο η ομάδα του Γκιοκσέλ κατάφερε να δοκιμάσει έναν που μπορεί να λειτουργεί στον αέρα, υπό συνθήκες πίεσης μίας ατμόσφαιρας.
«Είμαστε οι πρώτοι που παράγουμε γρήγορα και ισχυρά τζετ πλάσματος σε επίπεδο εδάφους» λέει ο Γκιοκσέλ, υποστηρίζοντας ότι μπορούν να επιτευχθούν ταχύτητες μέχρι και 20 χλμ το δευτερόλεπτο.
Η ομάδα χρησιμοποίησε μία ταχεία ροή ηλεκτρονικών εκκενώσεων, η καθεμία διαρκείας νανοσεκόντ, για να προκαλέσει ανάφλεξη του μείγματος προώθησης.
Μια παρόμοια τεχνική χρηισμοποιείται στους κινητήρες PDE (pulse detonation engine), καθιστώντας τους πιο αποδοτικούς από τους συμβατικούς κινητήρες εσωτερικής καύσης.
Όπως αναφέρει το New Scientist, πρόκειται για την πρώτη φορά που κάποιος εφαρμόζει τη συγκεκριμένη τεχνική (pulse detonation) σε κινητήρες πλάσματος- ωστόσο υπάρχουν ακόμα πολλά εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν πριν η τεχνολογία αυτή φτάσει στο σημείο να μπορεί να προωθήσει ένα κανονικό αεροπλάνο.
Η ομάδα δοκίμασε μόνο μίνι κινητήρες, μήκους 80 χιλιοστών, και ένα συμβατικό επιβατικό αεροπλάνο θα χρειαζόταν 10.000 από αυτούς για να πετάξει.
Προς το παρόν, τα σχέδια του Γκιοκσέλ και της ομάδας του αφορούν σε μικρότερα αεροσκάφη, με 100-1000 τέτοιους προωθητήρες.
Ωστόσο, το μεγαλύτερο πρόβλημα προς το παρόν είναι η έλλειψη ελαφρών μπαταριών, καθώς για τη δημιουργία και διατήρηση του πλάσματος απαιτούνται μεγάλες ποσότητες ηλεκτρισμού- οπότε ο Γκιοκσέλ ελπίζει σε εξελίξεις στον τομέα των αντιδραστήρων σύντηξης ή άλλων πρωτοποριακών μεθόδων, όπως τη χρήση ηλιακών συλλεκτών ή την ασύρματη μετάδοση ενέργειας στους κινητήρες.
