Napęd ramjet sposobem na podróże międzygwiezdne. Kiedy uda się go zbudować?

Mimo iż człowiek uważa się za gatunek rozwinięty technologicznie, nigdy nie dotarł dalej niż na Księżyc, czyli najbliższy Ziemi obiekt, na którym można postawić stopę. Jeżeli mamy kiedykolwiek odwiedzić inne układy gwiezdne, konieczne jest stworzenie zaawansowanego napędu do szybkich podróży kosmicznych. Jednym z wynalazków, który mógłby to umożliwić jest ramjet, czyli silnik strumieniowy. Poczyniono już pewne postępy w rozwoju tej technologii.
NASA pracuje nad koncepcją napędu ramjet
NASA pracuje nad koncepcją napędu ramjet

Idea silnika strumieniowego sięga 1960 r., kiedy to amerykański fizyk Robert Bussard, znany z badań nad energią jądrową, opublikował pracę “Galactic matter and interstellar flight”. Nowa analiza tej koncepcji, która pojawiła się w Acta Astronautica, podejmuje realne możliwości stworzenia napędu ramjet.

Czym jest ramjet?

Ramjet to specyficzna odmiana silnika odrzutowego, pozbawiona ruchomych części. Jego konstrukcja wydaje się być prosta – mamy komorę spalania z dyszą, wtryskiwacze paliwa i stabilizatory płomienia. Ma on wykorzystywać przepływ otaczającego powietrza do sprężenia, skąd też wzięła się nazwa silnika. Zasada działania tego napędu została zmodyfikowana przez wspomnianego Bussarda.

Siła odrzutu silnika ramjet Bussarda teoretycznie pozwoliłaby statkowi na osiągnięcie prędkości relatywistycznych (bliskich prędkości światła), przy jednoczesnym braku paliwa na pokładzie. Koncepcja ta jednak zakłada wykorzystanie wysokoenergetycznych cząstek z przestrzeni kosmicznej (szczególnie wodoru w stanie zjonizowanym). Jeżeli udałoby się je “zebrać”, wodór mógłby zostać skierowany do reaktora, gdzie zapewniłby ciąg niezbędny do podróżowania z dużą prędkością. Taki napęd pozwoliłby ludziom na dotarcie do najbliższego układu planetarnego w czasie poniżej 4 lat.

Czytaj też: Pierwszy na świecie silnik Shcramjet może otworzyć furtkę samolotom do 17 Machów

Naukowcy od lat zastanawiają się, czy taka koncepcja miałaby rację bytu. Teraz przeprowadzili symulacje komputerowe, udowadniające, że pomysł napędu ramjet jest “fizycznie wykonalny”, choć niekoniecznie realny. Wykazały one także, że rozmiar leja magnetycznego niezbędnego do napędzania protonów byłby “absurdalnie długi” i praktycznie niemożliwy przy użyciu obecnej technologii.

Dla uzyskania ciągu 10 mln N (niutonów), czyli prawie dwa razy większego od napędu promu kosmicznego, lej musiałby mieć średnicę prawie 4000 km z polem magnetycznym rozciągającym się na 150 mln km. To mniej więcej tyle, ile wynosi odległość Ziemi od Słońca.

Technologia nie dla naszej cywilizacji

Tworząc koncepcję napędu strumieniowego, Bussard przewidział dość optymistycznie, że osiągnięcie wymaganego poziomu inżynierii zajmie około 100 lat. Niestety, nie osiągnęliśmy go jeszcze.

Nowa analiza wykazała, że nawet zaawansowana cywilizacja typu II w skali Kardaszewa nie byłaby w stanie zbudować funkcjonalnego napędu ramjet z solenoidami osiowymi. Warto przypomnieć, że cywilizacja typu II w skali Kardaszewa to taka, która jest w stanie wykorzystać energię swojej gwiazdy (budując sferę Dysona) – nie jesteśmy nawet blisko osiągnięcia tego pułapu.

Naukowcy potwierdzają jednak, że koncepcja napędu ramjet jest warta dalszego badania.