Le prototype d’un propulseur à jet de plasma peut générer des pressions de poussée de la même ampleur qu’un moteur à réaction commercial, en utilisant uniquement de l’air et de l’électricité.
Les humains dépendent des combustibles fossiles comme source d’énergie primaire, en particulier dans les transports. Cependant, ces derniers sont à la fois non durables et dangereux, car ils constituent la plus grande source d’émissions de gaz à effet de serre, entraînant des effets respiratoires néfastes et des dévastations dues au réchauffement climatique.
Une équipe de chercheurs de l’Institut des sciences technologiques de l’Université de Wuhan a fait la démonstration d’un prototype utilisant des plasmas d’air à micro-ondes pour la propulsion par jet. Ils décrivent le moteur dans la revue « AIP Advances », de AIP Publishing.
« La motivation de notre travail est d’aider à résoudre les problèmes de réchauffement climatique dus à l’utilisation par l’homme de moteurs à combustion de combustibles fossiles pour alimenter des machines, telles que les voitures et les avions« , a déclaré l’auteur Jau Tang, professeur à l’université de Wuhan. « Il n’y a pas besoin de combustible fossile avec notre conception, et donc, il n’y a pas d’émission de carbone pour causer les effets de serre et le réchauffement climatique« .
Au-delà du solide, du liquide et du gaz, le plasma est le quatrième état de la matière, constitué d’un agrégat d’ions chargés. Ils existent naturellement dans des endroits comme la surface du soleil et les éclairs terrestres, mais ils peuvent aussi être générés. Les chercheurs ont créé un jet de plasma en comprimant de l’air à haute pression et en utilisant un micro-onde pour ioniser le flux d’air sous pression.
Cette méthode diffère des tentatives précédentes de créer des propulseurs à jet de plasma d’une manière essentielle. D’autres propulseurs à jet de plasma, comme la sonde spatiale Dawn de la NASA, utilisent le plasma de xénon, qui ne peut pas surmonter la friction dans l’atmosphère terrestre, et ne sont donc pas assez puissants pour être utilisés dans le transport aérien. Au lieu de cela, le propulseur à jet de plasma des auteurs génère in situ le plasma à haute température et à haute pression en utilisant uniquement de l’injection d’air et d’électricité.
Le prototype de jet de plasma peut soulever une bille d’acier d’un kilogramme au-dessus d’un tube de quartz de 24 millimètres de diamètre, où l’air à haute pression est converti en un jet de plasma en passant par une chambre d’ionisation à micro-ondes. À l’échelle, la pression de poussée correspondante est comparable à celle d’un moteur à réaction d’avion commercial.
En construisant un grand nombre de ces propulseurs avec des sources de micro-ondes de haute puissance, la conception du prototype peut être mise à l’échelle d’un jet de taille réelle. Les auteurs travaillent à l’amélioration de l’efficacité du dispositif dans ce but.
« Nos résultats ont démontré qu’un tel moteur à réaction basé sur un plasma d’air à micro-ondes peut être une alternative potentiellement viable au moteur à réaction conventionnel à combustible fossile« , a déclaré M. Tang.
Légende
Schéma d’un prototype de propulseur de plasma d’air à micro-ondes et images du jet de plasma brillant à différentes puissances de micro-ondes. Ce dispositif se compose d’une alimentation en micro-ondes, d’un compresseur d’air, d’un guide d’ondes micro-ondes comprimé et d’un allumeur de flamme.
Credit : Jau Tang and Jun Li
The article, "Jet propulsion by microwave air plasma in the atmosphere," is authored by Dan Ye, Jun Li and Jau Tang. The article will appear in AIP Advances on May 5, 2020 (DOI: 10.1063/5.0005814). After that date, it can be accessed at http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0005814.
