Un nou motor de plasmă, capabil să utilizeze aerul rarefiat din atmosfera superioară drept sursă de combustibil, a fost dezvoltat în Germania de un cercetător de la Universitatea din Stuttgart. Această tehnologie inovatoare, evaluată de Agenția Spațială Europeană (ESA), promite să prelungească durata de viață a sateliților și să reducă dependența de combustibili tradiționali precum xenonul. Inovația este detaliată în teza doctorală a lui Francesco Romano, publicată pe arXiv.
Sistemul, cunoscut sub denumirea de propulsie electrică cu respirație atmosferică (ABEP), funcționează prin captarea moleculelor de aer aflate la altitudini cuprinse între 100 și 450 km. O admisie special concepută la partea frontală a satelitului colectează aceste particule, care sunt apoi introduse într-un propulsor electric. Acolo, gazul este transformat în plasmă și expulzat cu viteză mare pentru a genera forța necesară menținerii pe orbită, transformând particulele care ar încetini satelitul într-o sursă de energie.
La aceste altitudini, aerul este format în principal din oxigen atomic, un element foarte reactiv care poate deteriora componentele metalice ale motoarelor tradiționale. Pentru a evita această problemă, Romano a proiectat un propulsor helicon bazat pe radiofrecvență, care nu include componente metalice expuse și nu necesită un neutralizator. Acest design permite funcționarea în condiții variabile, influențate de activitatea solară, de ciclul zi-noapte sau de latitudă.
Testele au demonstrat eficiența unei admisii cu geometrie parabolică, acoperită cu grafit sau dioxid de siliciu, care poate direcționa până la 94,3% din particulele de gaz către motor. Chiar și în cazul unei înclinări de 15 grade față de fluxul gazului, eficiența scade cu doar 8 puncte procentuale. Motorul folosește o tehnologie inspirată de echipamentele de rezonanță magnetică, unde o antenă transferă energia de radiofrecvență către gaz, iar un solenoid ghidează fluxul de plasmă.
Calculul consumului indică faptul că sistemul ar putea menține un satelit pe o orbită de 190-250 km cu un consum de sub 1,6 kW, energie care poate fi furnizată de panouri solare standard. Testele de laborator au confirmat funcționarea stabilă a motorului cu o putere de doar 50-60 W, având o eficiență de utilizare a energiei de aproximativ 99%. Tehnologia ar putea fi aplicată și pentru misiuni pe Marte, utilizând atmosfera bogată în dioxid de carbon.
În prezent, propulsorul se află în faza experimentală, fiind necesară validarea capacității de a susține o navă reală pe orbită pentru perioade lungi. Deși rezultatele de laborator sunt promițătoare, trecerea la utilizarea practică reprezintă etapa următoare pentru această tehnologie de propulsie. În contextul global, dezvoltarea unor astfel de soluții sustenabile este esențială pentru reducerea costurilor și a riscurilor logistice în explorarea spațială.