Pamirškite kurą srebiančius reaktyvinius lėktuvus. Jau nedaug trūksta iki orlaivių, galinčių kilti nuo žemės iki kosmoso paribio ir naudojančio vien orą ir elektrą.
Tradiciniuose lėktuvų varikliuose trauka kuriama, padegant suspausto oro ir degalų mišinį. Degantis mišinys sparčiai plečiasi, veržiasi per variklio galą ir variklį, kartu ir lėktuvą, pirmyn.
Plazmos reaktyviniuose varikliuose vietoje kuro naudojama elektros energija, kurianti elektromagnetinius laukus. Jie suspaudžia ir jonizuoja dujas, pavyzdžiui orą ar argoną, paversdami jas plazma – karšta tankia jonizuota materijos būsena, panašia į esančią termobranduoliniuose reaktoriuose ar žvaigždėse. Plazminiai varikliai pastarąjį dešimtmetį buvo užstrigę laboratorijose. O jų tyrimai didžiąja dalimi apsiribojo jau iškeltų į kosmosą palydovų varymo idėjomis.
Berkant Göksel iš Berlyno technikos universiteto su komanda dabar nori pritaikyti plazmos variklius lėktuvams. „Norime sukurti sistemą, galinčią veikti didesniame nei 30 kilometrų aukštyje, kur įprasti lėktuvai pakilti negali“, – sako jis. Ja netgi būtų galima gabenti keleivius iki kosmoso pakraščio ir aukščiau. Tam reikėjo sukurti orą naudojantį plazminį reaktyvinį variklį, kurį būtų galima naudoti tiek pakilimui nuo žemė, tiek ir skrydžiams dideliame aukštyje.
Plazminiai reaktyviniai varikliai paprastai kuriami veikimui vakuume ar mažame slėgyje, koks būna aukštai atmosferoje, kur jiems reikia gabentis dujų atsargas. Bet Gökselio komanda dabar išbandė tokį variklį, kuris gali veikti vienos atmosferos oro slėgyje (Journal of Physics Conference Series, doi.org/b66g ). „Mes pirmieji sukūrėme greitus ir galingus plazmos srautus žemės lygyje, – sako Gökselis. – Šios plazmos srovės gali pasiekti 20 km/s greitį.“
Komanda naudojo nanosekundžių trukmės elektros išlydžių sistemą, įžiebiančią stūmos mišinį. Panaši technologija naudojama pulsiniuose detonaciniuose vidaus degimo varikliuose, kurie efektyvesni už standartinį kurą naudojančius variklius.
Tai buvo pirmas kartas, kai kas nors pulsinę detonaciją pritaikė plazmos varytuvams. Jasonui Cassibry'ui iš Alabamos universiteto Huntsville'yje variklis paliko įspūdį. „Jis galėtų smarkiai padidinti bet kurio lėktuvo nuskrendamą nuotolį ir sumažinti veikimo kaštus“, – pažymi jis.
Bet kol technologija galės varyti tikrą lėktuvą, dar reiks įveikti daug kliūčių. Iš pradžių, komanda išbandė 80 milimetrų ilgio minivarytuvą, o naudojimui komercinių oro linijų lėktuvuose jų reikėtų 10 000, tad dabartinis dizainas tokio dydžio orlaiviams pernelyg sudėtingas. Gökselio komanda kol kas akis kreipia į mažesnius lėktuvus ir orlaivius. 100–1000 varytuvų pakaktų mažam lėktuvėliui, o tai, komandos manymu, įgyvendinama.
Tačiau didžiausias apribojimas yra lengvų baterijų nebuvimas. Plazmos kūrimui ir palaikymui reikia labai daug elektros. „Varytuvų masyvui reikėtų nedidelės elektrinės pagaminamos energijos, o dabarties technologijomis sumontuoti ją orlaivyje nėra įmanoma“, – sako Danas Levas iš Techniono – Izraelio technologijos instituto. Energijos tiekimas yra ir didesnių varytuvų kūrimo barjeras. Naudojant didesnius varytuvus, mažiau reikėtų montuoti lėktuve, bet kiekvienam jų reikėtų daugiau galios.
Gökselis savo sistemų maitinimui tikisi proveržio kompaktiškų termobranduolinių reaktorių srityje. Kita galimybė galėtų būti fotovoltiniai skydeliai arba energijos tiekimas varikliams bevieliu būdu, sako jis.
O kol kas jis planuoja hibridinius lėktuvus, kuriuose kartu su pulsiniu detonaciniu vidaus degimo varikliu ar raketomis veikiantis jo plazminis variklis padėtų taupyti kurą.
