Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Kan højeffektmikrobølger reducere opsendelsesomkostningerne for rumbundne raketter?

Kredit:University of Tsukuba

Regeringer over hele verden bruger raketter til at sende satellitter og mennesker i kredsløb. Dette kræver i øjeblikket meget højenergibrændstof, hvilket er 95 % af den samlede raketmasse. Fordi opsendelsesomkostningerne for en raket kan nå op på 10 milliarder yen, at lancere en nyttelast på 1 gram siges at være det samme som at købe 1 gram guld. At minimere de samlede omkostninger ved at affyre raketter ville maksimere den videnskabelige nyttelast og øge gennemførligheden af ​​rumudforskning.

I en undersøgelse offentliggjort i Journal of Spacecraft and Rockets , forskere fra University of Tsukuba har hjulpet med at løse vigtige trådløse strømtransmissions- og andre effektivitetsproblemer, der skal overvindes for at bruge højeffektmikrobølger til at supplere – eller næsten erstatte – kemisk brændstof til raketopsendelser. Deres undersøgelse vil hjælpe forskere i denne branche med at fokusere deres indsats korrekt.

Forskere tror almindeligvis, at en raket kræver en megawatt stråledrevet fremdrift - det er cirka ydelsen fra 10 biler - pr. kilo nyttelast for at nå en minimal bane. Hvorvidt mikrobølgetransmission er tilstrækkelig effektiv til virkelige applikationer er et åbent spørgsmål.

Mikrobølgestråler er blevet transmitteret ved at bruge en jordantenne, der har samme størrelse som en raketantenne. "Imidlertid, praktiske anvendelser vil kræve en stor jordbaseret sender og en lille modtager på raketten, og dermed transmission med variabel fokus, " forklarer adjunkt Kohei Shimamura, hovedforfatter af undersøgelsen. "Vi ønskede ikke kun at demonstrere denne tilgang, men også kvantificere dens effektivitet."

I deres omfattende undersøgelse, forskerne beregnede effektiviteten, på korte afstande, af en jordbaseret mikrobølgegenerator (51 %), trådløs strømforsyning, der sender mikrobølgerne til raketfremdrivningssystemet (14%), modtageantenne på raketten (34%), og fremdriftsenhed, der bruger mikrobølgeenergien til at opvarme raketdrivmidlet (6%). "Forskere kan nu sætte tal på, hvor effektiv transmission med variabelt fokus er i øjeblikket, " siger lektor Tsuyoshi Kariya, undersøgelsens anden hovedforfatter.

Fremtidig forskning bliver nødt til at studere og forbedre effektiviteten på lange afstande. Med lektor Shimamuras ord:"Dette er en svær udfordring, men et vigtigt næste skridt i at fremme mikrobølgeteknologi til praktisk brug i raketopsendelser."

Raketter er essentiel teknologi, men deres lanceringsomkostninger er en stor ulempe for videnskabelige missioner. Med fremtidig forskning, højeffektmikrobølger kan en dag være en billig metode til raketfremdrift.