Fatima Ebrahimi s kosmickou lodí. Kredit: Elle Starkman, PPPL Office of Communications, and ITER.

Vesmír je rozlehlý. Abychom se v něm mohli pohybovat, potřebujeme pohon pro kosmické lodě. Soudobé pohony nejsou zrovna ideální a vědci i vizionáři pracují na nových konceptech pohonů, které by nás jednou mohly přepravovat Sluneční soustavou a možná i za jejími hranicemi.

Je mezi nimi i fyzička Fatima Ebrahimi z laboratoří Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), která vymyslela koncept pohonu kosmických lodí, co by nás dostal v rozumném čase k Marsu i dál do hloubek Sluneční soustavy. Na první pohled zaujme tím, že využívá mechanismus magnetické rekonekce (magnetic reconnection), tedy zkratu magnetických siločar, který se například objevuje při slunečních erupcích anebo na Zemi v tokamacích.

Tento pohon, kterému jeho autorka říká „Alfvenic reconnecting plasmoid thruster“, funguje tak, že magnetická pole urychlují elektricky nabité částice plazmatu, které pak vylétají z motoru kosmické lodi a poskytují jí tím tah a pohyb vpřed. Dnes už existují pohony kosmických lodí, které využívají plazma. V těch ale s částicemi hýbou elektrická pole.

Princeton Plasma Physics Laboratory, logo.

Ebrahimiovou podle jejích vlastních neinspirovaly sluneční erupce, nýbrž o něco méně mediálně atraktivní výzkum na tokamaku National Spherical Torus Experiment (NSTX) v laboratořích PPPL. Všimla si, že během experimentů vznikají v tokamaku díky magnetickým rekonexím magnetické bubliny přezdívané plazmoidy, které se pohybují rychlostí kolem 20 kilometrů za sekundu. To jí přišlo jako vcelku slušný tah pro kosmickou loď. Z jejího pohonu vylétají částice plazmatu uvnitř plazmoidů. Nápad Ebrahimiové je vlastně pěkným rozšířením výzkumu fúze.

National Spherical Torus Experiment. Kredit: PPPL.

Soudobé kosmické pohony s plazmatem a elektrickými poli nejsou příliš výkonné. Ebrahimi si svůj nápad simulovala na počítačích PPPL a také centra National Ebrahimi Energy Research Scientific Computing Center v laboratořích Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL). Simulace ukázaly, že nový typ pohonu s magnetickými rekonexemi a plazmoidy by mohl být podstatně výkonnější než stávající pohony s plazmatem.

Ebrahimi rovněž uvádí, že její pohon by měl být mnohem univerzálnější, než dnešní pohony s plazmatem. Například tím, že může využívat libovolný plyn. Soudobé pohony tohoto typu přitom vyžadují plyn s těžkými atomy, jako je třeba xenon. Jak se zdá, nový pohon teoreticky funguje. Dalším krokem, jak odhodlaně říká Ebrahimi, bude prototyp.

Literatura

PPPL 27. 1. 2021.

Journal of Plasma Physics 21. 12. 2020.