Overheden over de hele wereld gebruiken raketten om satellieten en mensen in een baan om de aarde te lanceren. Hiervoor is momenteel veel energierijke brandstof nodig, dat is 95% van de totale raketmassa. Omdat de lanceringskosten van een raket 10 miljard yen kunnen bereiken, het lanceren van een lading van 1 gram zou hetzelfde zijn als het kopen van 1 gram goud. Het minimaliseren van de totale kosten van het lanceren van raketten zou de wetenschappelijke nuttige lading maximaliseren en de haalbaarheid van ruimteverkenning vergroten.

In een studie gepubliceerd in de Journal of Spacecraft and Rockets , onderzoekers van de Universiteit van Tsukuba hebben geholpen bij het oplossen van belangrijke draadloze energietransmissie en andere efficiëntieproblemen die moeten worden overwonnen om krachtige microgolven te gebruiken als aanvulling of bijna vervanging van chemische brandstof voor raketlanceringen. Hun studie zal onderzoekers in dit werk helpen om hun inspanningen goed te concentreren.

Onderzoekers geloven vaak dat een raket een megawatt aan straalaangedreven voortstuwing nodig heeft - dat is ongeveer het vermogen van 10 auto's - per kilogram nuttige lading om een ​​minimale baan om de aarde te bereiken. Of microgolftransmissie voldoende efficiënt is voor toepassingen in de echte wereld, is een open vraag.

Microgolfstralen zijn uitgezonden met behulp van een grondantenne die even groot is als een raketantenne. "Echter, praktische toepassingen vereisen een grote zender op de grond en een kleine ontvanger op de raket, en dus transmissie met variabele focus, " legt assistent-professor Kohei Shimamura uit, hoofdauteur van de studie. "We wilden niet alleen deze aanpak demonstreren, maar kwantificeer ook de efficiëntie ervan."

In hun uitgebreide studie de onderzoekers berekenden de efficiëntie, op korte afstanden, van een op de grond gebaseerde microgolfgenerator (51%), draadloze voeding die de microgolven naar het raketvoortstuwingssysteem stuurt (14%), ontvangstantenne op de raket (34%), en voortstuwingsinrichting die de microgolfenergie gebruikt om de raketstuwstof te verwarmen (6%). "Onderzoekers kunnen nu cijfers geven over hoe efficiënt variabele-focustransmissie op dit moment is, " zegt universitair hoofddocent Tsuyoshi Kariya, de andere hoofdauteur van de studie.

Toekomstig onderzoek zal de efficiëntie op lange afstanden moeten bestuderen en verbeteren. In de woorden van universitair hoofddocent Shimamura:"Dit is een moeilijke uitdaging, maar een belangrijke volgende stap in het bevorderen van microgolftechnologie naar praktisch gebruik bij raketlanceringen."

Raketten zijn essentiële technologie, maar hun lanceringskosten zijn een groot nadeel voor wetenschappelijke missies. Met toekomstig onderzoek, krachtige microgolven kunnen ooit een goedkope methode voor raketvoortstuwing zijn.