نجح باحثون ألمان في تطوير محرك فضائي مبتكر قد يفتح الباب أمام جيل جديد من الأقمار الصناعية القادرة على البقاء لفترات طويلة للغاية في المدارات المنخفضة، بعدما تمكنوا من تشغيله باستخدام جزيئات الغلاف الجوي نفسها بدلًا من الاعتماد على الوقود التقليدي المحمول على متن المركبة.
وطور فريق من جامعة شتوتغارت الألمانية محرك بلازما يعتمد على تقنية تعرف باسم “الدفع الكهربائي المتنفس للغلاف الجوي”، حيث يلتقط الهواء شديد الرقة الموجود أمام المركبة الفضائية، ثم يحوله إلى بلازما تقذف إلى الخلف لتوليد قوة دفع تساعد القمر الصناعي على مواجهة مقاومة الهواء والحفاظ على مداره.
وأوضح الباحث الرئيسي في الدراسة، فرانشيسكو رومانو، أن الفريق اختبر ثلاثة تصميمات مختلفة لمداخل التقاط الهواء، وحقق أحدها كفاءة مرتفعة بعدما تمكن من جمع نحو 94.3% من الجزيئات المتاحة خلال الاختبارات.
وحتى عند تغيير زاوية دخول الهواء بمقدار 15 درجة، تراجعت كفاءة النظام بنسبة 8% فقط، وهو ما يعزز فرص استخدامه عمليًا في الأقمار الصناعية التي قد تواجه تغيرات مستمرة في اتجاه الحركة.
وطور الباحثون كذلك محرك بلازما يعمل باستخدام الترددات اللاسلكية دون الحاجة إلى جهاز تعادل منفصل، وتمكن خلال التجارب من إنتاج تيارات مستقرة باستخدام طاقة تراوحت بين 50 و60 واطًا.
وتشير الحسابات النظرية إلى إمكانية تشغيل المحرك لفترات غير محدودة تقريبًا على ارتفاعات تتراوح بين 190 و250 كيلومترًا فوق سطح الأرض، مع احتياجه إلى أقل من 1.6 كيلوواط من الطاقة.
ولم تقتصر تطبيقات المحرك المقترحة على الأرض، إذ أظهرت النماذج إمكانية استخدام التقنية في مدارات منخفضة حول المريخ على ارتفاعات تتراوح بين 120 و160 كيلومترًا، مستفيدة من الغلاف الجوي للمريخ الغني بثاني أكسيد الكربون.