Люди зависят от ископаемого топлива как основного источника энергии, особенно при транспортировке. Однако ископаемое топливо является одновременно неустойчивым и небезопасным, поскольку оно является крупнейшим источником выбросов парниковых газов и приводит к неблагоприятным респираторным эффектам и разрушениям из-за глобального потепления.
Группа исследователей из Института технологических наук Уханьского университета продемонстрировала прототип устройства, в котором для реактивного движения используется микроволновая воздушная плазма. Они описывают двигатель в журнале AIP Advances.
«Мотивация нашей работы состоит в том, чтобы помочь решить проблемы глобального потепления из-за того, что люди используют двигатели внутреннего сгорания на ископаемом топливе для питания машин, таких как автомобили и самолеты», - сказал автор Джау Тан, профессор Уханьского университета. «Наша конструкция не требует использования ископаемого топлива, и, следовательно, нет выбросов углерода, вызывающих парниковый эффект и глобальное потепление».
Помимо твердого тела, жидкости и газа, плазма - это четвертое состояние вещества, состоящее из совокупности заряженных ионов. Он естественным образом существует в таких местах, как поверхность Солнца и молния Земли, но также может генерироваться. Исследователи создали плазменную струю, сжав воздух до высокого давления и используя микроволновую печь для ионизации потока сжатого воздуха.
Этот метод отличается от предыдущих попыток создания плазменных реактивных двигателей одним ключевым способом. Другие плазменные реактивные двигатели, такие как космический зонд НАСА Dawn, используют ксеноновую плазму, которая не может преодолеть трение в атмосфере Земли и поэтому недостаточно мощна для использования в воздушном транспорте. Вместо этого созданный авторами плазменный реактивный двигатель создает высокотемпературную плазму высокого давления на месте с использованием только нагнетаемого воздуха и электричества.
Прототип плазменного струйного устройства может поднимать стальной шар весом 1 кг над кварцевой трубкой диаметром 24 мм, где воздух под высоким давлением преобразуется в плазменную струю, проходя через микроволновую ионизационную камеру. В масштабе соответствующее давление тяги сравнимо с реактивным двигателем коммерческого самолета.
Построив большое количество этих двигателей с мощными микроволновыми источниками, прототип конструкции можно масштабировать до полноразмерной струи. Авторы работают над повышением эффективности устройства для достижения этой цели.
«Наши результаты показали, что такой реактивный двигатель на основе воздушной микроволновой плазмы может быть потенциально жизнеспособной альтернативой традиционному реактивному двигателю на ископаемом топливе», - сказал Танг.