Když mikrovlnka dostane křídla: na světě je tryskový pohon na elektřinu

Čínský Wu-chan je opět na scéně. Tamní vědci představili světu revoluční prototyp nového leteckého pohonu, který funguje bez použití fosilních paliv. Ke svému provozu potřebuje pouze elektřinu. Vytváří plazma z okolního vzduchu, který stlačí a ionizuje pomocí mikrovlnného záření. Zařízení zatím funguje jen v laboratoři, ale do budoucna může zcela změnit celou leteckou dopravu.

Doprava obecně, leteckou nevyjímaje, patří k největším znečišťovatelům naší planety. Nahradit levná fosilní paliva čistým pohonem přitom není nijak jednoduché. Velké výzvy stojí především před leteckou dopravou. Malá vrtulová letadla na elektřinu už jsou k vidění – problémem však zatím zůstávají velké a rychlé letouny s proudovým pohonem. Letečtí výrobci už sice pracují na hybridních pohonech, které snižují spotřebu fosilních paliv i škodlivých emisí, zcela čisté řešení ale dosud nepředstavil žádný z nich.

To se teď mění. Vědci z Institutu technologických věd na univerzitě v čínském Wu-chanu předvedl prototyp zařízení, které pro tryskový pohon používá mikrovlnnou plazmu. Svůj výzkum dokončoval tým pod vedením profesora Jau Tanga v době karantény a celý jej popisuje v časopise AIP Advances  od AIP Publishing (Odkaz najdete zde:…). Při své práci s plazmou se přitom inspirovali i výzkumy českých fyziků.


Video: Zařízení použité v experimentu. Dutá ocelová koule se začne nadnášet (zdroj: : Dan Ye Jun Li Jau Tang AIP Advances 10, 055002 (2020)

“Motivací naší práce je pomáhat řešit problémy globálního oteplování způsobené využitím spalovacích motorů,” uvedl Jau Tang. “Naše konstrukce se zcela obejde bez fosilních paliv. Pokusy přitom prokázaly, že se tryskový motor založený na mikrovlnné vzdušné plazmě může být potenciálně životaschopnou alternativou k běžnému tryskovému motoru na fosilní paliva,” řekl Tang.

Plazma v mikrovlnce – populární pokus fyziků

Fyzikálně je plazma hmota tvořená elektricky nabitými ionty. Za normálních okolností ji najdeme v extrémních prostředích, třeba na povrchu Slunce nebo okolí blesku. Zároveň je ale také v našich možnostech plazma vyrobit. Tangův tým získává plazmu tak, že prudce stlačí vzduch a ten potom ionizuje pomocí mikrovln, které známe z mikrovlnné trouby. Mimochodem – ukázky plazmy, která v klasické mikrovlnné troubě rozmetává na kousky různé předměty, nejčastěji bobuli hroznového vína, patří snad ke každé přednášce moderní fyziky. Tang se jen pokusil tento jev využít.

Schéma pokusného zařízení. (zdroj:Dan Ye Jun Li Jau Tang AIP Advances 10, 055002 (2020)

V experimentech vědci ověřili, že prototyp zařízení s trubicí o vnitřním průměru 24 milimetrů dokáže při aktivaci plazmy zvednout kilogramovou kouli. Takový výkon je přitom srovnatelný s tahem, který by v těchto podmínkách vytvořil tradiční tryskový pohon velkých dopravních letounů. Tang spolu s kolegy při pokusech využívá mikrovlnné záření o výkonu od 200 do 1000 wattů, jak je známe z obyčejné mikrovlnky, a ze stlačeného vzduchu získává proud plazmy o teplotě přes 1000 stupňů Celsia.

Vynálezci nového plazmového tryskového pohonu jsou přesvědčeni, že by soustava takových zařízení ve spojení s vysokoenergetickým zdrojem mikrovln mohla pohánět dopravní letoun běžné velikosti. Než se ale do věci vloží letečtí inženýři, čeká vědce ještě pořádný kus práce a kilometry výpočtů. Pokud se vše podaří, mohl by se tryskový plazmový pohon stát zcela bezemisní alternativou klasického tryskového leteckého pohonu na fosilní paliva. K letu bude potřebovat jediné – elektřinu.