Dr. Fatima Brahimi vytvorila nový koncept pre príboje fúznych rakiet, ktoré by mohli poháňať ľudí na Mars a ďalej.

Fyzik z Princetonského laboratória plazmovej fyziky (PPPL) amerického ministerstva energetiky skonštruoval raketu, ktorá bude pomocou magnetických polí vypúšťať častice plazmy – elektricky nabitý plyn – do vesmírneho vákua.

Podľa druhého a tretieho Newtonovho pohybového zákona je udržiavanie hybnosti znamená tlačenie rakety dopredu – a to rýchlosťou desaťkrát rýchlejšou ako u podobných zariadení.

Zatiaľ čo súčasné vesmírne osvedčené plazmové pohonné motory využívajú na pohon častíc elektrické polia, nová konštrukcia rakety ich urýchli pomocou magnetického opätovného pripojenia.

Tento proces sa nachádza vo vesmíre, ale pre ľudstvo je to najviac viditeľné na povrchu slnka. Keď sa tam línie magnetického poľa zbiehajú, pred odpojením a opätovným pripojením znova vyprodukuje obrovské množstvo energie.

Podobná energia sa vyrába vo vnútri strojov toroidného tvaru známych ako tokamaky, čo je magnetické obmedzovacie zariadenie, ktoré je tiež hlavným kandidátom na praktický reaktor na jadrovú fúziu.

„Tento koncept už nejaký čas varím,“ uviedla vedúca výskumná fyzička z PPPL, doktorka Fatima Ibrahimi, ktorá v časopise Plasma Physics publikovala príspevok popisujúci vynález.

„Myšlienka ma napadla v roku 2017, keď som sedel na palube a premýšľal o podobnostiach medzi výfukom automobilu a vysokorýchlostnými časticami výfukového plynu generovanými experimentom National Globe Ring (NSTX) od spoločnosti PPPL,“ uviedla.

NSTX je vlajkovou loďou súčasného významného zariadenia na jadrovú syntézu laboratória, ktoré je predmetom vyšetrovania financovaného z amerického ministerstva energetiky.

Dr. Ibrahimi dodal: „Počas prevádzky tento tokamak produkuje magnetické bubliny nazývané plazmidy, ktoré sa pohybujú rýchlosťou približne 20 kilometrov za sekundu, čo sa mi zdalo veľmi podobné.“

Jadrová fúzia je sila, ktorá pohybuje slnkom a hviezdami. Kombinuje ľahké prvky vo forme plazmy – horúceho nabitého stavu hmoty tvoreného voľnými elektrónmi a atómovým jadrom predstavujúcim 99% viditeľného vesmíru – a generuje tak obrovské množstvo energie.

Ak by sa dal znovu vytvoriť reaktor fungujúci na rovnakých princípoch na Zemi, zabezpečil by podľa PPPl „takmer nevyčerpateľnú dodávku energie na výrobu elektriny“.

Nový koncept Dr. Brahimi prináša výrazne lepší výkon ako plazmové pohonné motory nájdené v počítačových simuláciách – generuje výfukové plyny rýchlosťou až stoviek kilometrov za sekundu, čo je desaťkrát rýchlejšie ako u iných pohonných motorov.

Fyzik uviedol, že táto vyššia rýchlosť na začiatku letu kozmickej lode by mohla spôsobiť, že astronauti budú mať na dosah exoplanéty.

„Cesta na dlhé vzdialenosti trvá mesiace alebo roky, pretože špecifický ťah chemických raketových motorov je veľmi nízky, takže dosiahnutiu rýchlosti vozidlo trvá nejaký čas,“ uviedla.

„Ale ak by sme postavili pohonné motory založené na magnetickom opätovnom pripojení, potom by sme mohli misie s dlhým doletom splniť za kratšiu dobu.“

Tvrdila, že jej koncept motivácie vyplýva priamo z jej výskumu energie fúzie. „Táto práca je inšpirovaná predchádzajúcou syntézou a je to prvýkrát, čo bolo navrhnuté použitie plazmoidov a opätovné pripojenie na vesmírny pohon,“ uviedol doktor Ibrahimi. „Ďalším krokom je výroba prototypu!“