Vize letounu s plazmovým tryskovým pohonem. Kredit: Future Workshop Electrofluidsystems TU Berlin.

Tryskové motory už pomalu vycházejí z módy. Není divu, fungují už dlouhá desetiletí. Co kdybychom je ale nahradili letouny, které vzlétnou z letiště a doletí až do vesmíru, přičemž k tomu budou potřebovat jenom vzduch a elektřinu? Zní to jako sci-fi, ale na takových motorech se již intenzivně pracuje.

Tradiční tryskové motory vytvářejí tah tak, že smíchají palivo s natlakovaným vzduchem a směs pak spalují. Hořící směs paliva se vzduchem se rychle rozpíná a tlačí se ven z trysky, což pohání letoun vpřed. Naproti tomu plazmové motory využívají elektřinu a s její pomocí generují elektromagnetická pole. Tato pole stlačí plyn, což může být argon nebo třeba vzduch a promění jej na plazmu, tedy hmotu v horkém a intenzivně ionizovaném stavu, který se blíží látce ve fúzních reaktorech anebo v nitru hvězd.

V laboratořích vyvíjejí plazmové motory asi tak deset let. A vždy se s nimi počítalo především pro pohon vesmírných sond. Jenže výzkumníci  z Technické univerzity Berlín se teď snaží vyvinout plazmové tryskové motory pro letadla. Hodlají postavit systém, s nímž se bude létat ve výškách kolem 30 kilometrů. V takové výšce už klasické tryskové motory nefungují. Pokud se jim to povede, tak budou s plazmovými motory na vzduch vozit lidi až na pokraj zemské atmosféry.

Technischen Universität Berlin.

Zamýšlené plazmové tryskové motory by tím pádem měly fungovat v nízkém tlaku vzduchu nebo i ve vakuu, kde budou potřebovat zásobu vzduchu. Vědci prozatím otestoval takový motor v podmínkách tlaku jedné atmosféry. A fungovalo to. Jako první vytvořili účinné proudy plazmy v prostředí zemského povrchu. Tyto proudy přitom mohou dosahovat rychlostí až kolem 20 kilometrů za sekundu.

Inženýři použili rychlý sled nanosekundových elektrických výbojů k zažehnutí směsi plynů. Tato technologie se podobá spalovacímu motoru s pulzní detonací, který funguje efektivněji, než klasické spalovací motory. Na Jasona Cassibryho z Alabamské univerzity v Huntsville to udělalo velký dojem. Podobné technologie by mohly značně zvýšit dolet letadel a snížit jejich provozní náklady.

Nebude to hned. Technologie plazmových tryskových motorů je na samotném počátku. Vědci testovali pohonnou jednotku o délce 80 milimetrů. Běžné dopravní letadlo by jich ke vzletu potřebovalo asi tak 10 tisíc. Výzkumnický  tým prozatím cílí na pohon menších letadel a také vzducholodí. Pro pohon takových strojů by bylo nutné použít něco mezi 100 a 1000 pohonných jednotek, což je podle inženýrů zvládnutelné.

„Plazmový rejnok“ podle TU Berlin. Další obrázky a grafy z testů ZDE. Kredit: : Future Workshop Electrofluidsystems TU Berlin.

Největší překážkou pro plazmový tryskový pohon ovšem bude, stejně jako v řadě dalších podobných případů, vývoj dostatečně výkonných a přitom lehkých baterií. Pro generování plazmy totiž bude nutné vzít na palubu hodně elektrické energie. Podle Dana Leviho z Technion-Israel Institute of Technology by dopravní letouny poháněné tímto způsobem za současného stavu technologií musely disponovat elektřinou odpovídající výkonu malé elektrárny. Zvětšování pohonných jednotek v tomto případě moc nepomůže, protože větší pohon spolkne více elektřiny.

Výzkumný tým si věří a spoléhá na vývoj technologií kompaktních fúzních reaktorů anebo podobných zařízení. Další možnosti prý představují sofistikované solární panely nebo třeba bezdrátový přenos energie ze země do pohonu letounu. To je ale běh na dlouho trať. Vědci to ví a prozatím hodlají vyvíjet hybridní motory, které budou šetřit letecké palivo. Držme jim palce.

Literatura
New Scientist 17. 5. 2017, Journal of Physics: Conference Series 825: 1.
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/825/1/012005/pdf