Yeni plazma motoru uyduyu yörüngede tutmak için atmosferi yakıt olarak kullanabilir

Çevresindeki seyrek atmosferden yakıtını kendi toplayan bir plazma motoru, Stuttgart Üniversitesi'nde Francesco Romano'nun 1 Temmuz 2026'da arXiv'de yayımlanan doktora tezine göre laboratuvar testlerinde ve modellemede iyi sonuç verdi. Çalışma, bir uydunun yakıt taşımadan çok alçak yörüngede süresiz kalıp kalamayacağını inceliyor.

Çok alçak yörünge neden zor

Yerden yaklaşık 100-450 km yükseklikteki çok alçak Dünya yörüngesi (VLEO) daha keskin uzaktan algılama görüntüleri ve daha ucuz haberleşme sunar; atmosfer sürtünmesi pasif uyduları yörüngeden kendiliğinden temizler. Aynı sürtünme çalışan araçları da yavaşlattığı için neredeyse kesintisiz itki gerekir. Atmosfer soluyan elektrikli itki (ABEP) sorunu çözüme çevirir: seyrek havayı topla, plazmaya dönüştür ve arkadan dışarı at.

Atomik oksijen ve üç hava girişi tasarımı

Zor kısım atomik oksijen (AO). Morötesi ışınım oksijen moleküllerini, elektrotları, hızlandırma ızgaralarını ve standart Hall iticilerinin katotlarını aşındıran tek atomlara böler. Katot aracın yükünü nötrleştirir; o olmadan dışarı atılan iyonlar geri çekilir ve motor itkisini kaybeder.

Romano üç hava girişi denedi: seyrek parçacıkları yakalayan güçlendirilmiş huni, kaplamalı titanyum alaşımından kompakt altıgen difüz giriş ve parçacıkları motora yansıtan, grafit ya da silisyum dioksit kaplı parabolik ayna olan speküler giriş. Speküler tasarım kazandı: atomik oksijen, argon ve azotla yapılan rüzgar tüneli testinde parçacıkların yaklaşık %94,3'ünü topladı; 15 derecelik eğilme verimi yalnızca %8 düşürdü.

Nötrleştirici gerektirmeyen plazma jeti

Motorun kendisi için Romano tıptan esinlendi: MRI cihazlarındakine benzer bir birdcage anteni. Verilen elektrik gücünün %99'unun plazmaya girmesini sağladı; sıradan tel bobinler bunu başaramaz, çünkü reaktansları gücün bir kısmını harcar. Bir solenoid plazmayı arkadan yarı nötr jet halinde iter, böylece ayrı nötrleştirici gerekmez. VLEO gaz yoğunluklarına ayarlanmış vakum odasında motor yalnızca 50-60 W ile kararlı plazma üretti.

Modeller Dünya ve Mars için ne vaat ediyor

Tezdeki hesaplara göre motor, 190-250 km arasında bir uyduyu 1,6 kW'ın altında güçle süresiz tutabilir. Hedefi GOCE uydusu gösteriyor: çok alçak yörüngede ksenon iyon motoruyla uçtu ve sonunda yakıtı bitti. Atmosferinde karbondioksitin baskın olduğu Mars üzerinde model, 120-160 km yükseklikte süresiz çalışmayı destekliyor.

Motorun laboratuvardan çıkacağının garantisi yok; ancak teze göre teknoloji riskten arındırılıp uçuşta kanıtlanırsa ticari uygulamalar gerçekçi hale gelir.