Prototyp von Mikrowellen-Plasma-Düsenantrieb entwickelt

Ein Blitz am Himmel, im Vordergrund steht ein Haus.
In Blitzen findet sich natürliches Plasma
[Fotograf: Biscan, Quelle: Bundesarchiv/ Wikimedia Commons, Lizenz: CC BY-SA 3.0 de, Kolorierung: Robert Züblin]

Robert Züblin | 10.05.2020 | 12:02 Uhr

Wissenschaftler haben einen Prototypen eines elektrischen Düsenantriebs entwickelt, der mit Hilfe von Mikrowellen aus komprimierter Luft ein Plasma erzeugt, mit dem theoretisch ein vergleichbarer Schub erzeugt werden könnte wie mit Flugzeugdüsenantrieben, die durch fossile Brennstoffe betrieben werden.

Ein Magnetron erzeugt die Mikrowellen

Die Forscher haben einen Prototypen eines Strahltriebwerkes entwickelt, das durch Mikrowellen-Ionisation von komprimierter Luft ein Plasma erzeugt, durch das eine Schubkraft ausgelöst würde. Die Wissenschaftler schreiben in ihrer Studie, die in der Fachzeitschrift “AIP Advances” veröffentlicht wurde, dass ihr Plasma-Düsentriebwerk nur Luft und Elektrizität zum Funktionieren benötige.

Der Plasmazustand wird auch als der vierte Aggregatzustand der Materie beschrieben. Die anderen drei Aggregatzustände lauten fest, flüssig und gasförmig. Auch in natürlicher Form kommt Plasma vor, etwa in Blitzen.

Für die künstliche Plasmaerzeugung durch die Wissenschaftler sei zunächst Luft durch einen Kompressor komprimiert worden. Durch ein sogenanntes Magnetron würden dann Mikrowellen erzeugt werden, und mit diesen würde ein unter Druck stehender Luftstrom ionisiert werden.

Die Forscher schreiben, dass ihr elektrisch erzeugter Plasma-Schubdruck mit demjenigen von durch fossile Brennstoffe betriebenen Flugzeugstrahltriebwerken erzeugten Schub vergleichbar sei, unter Zugrundelegung des gleichen Energieverbrauchs.

Test-Plasma-Düse in kleinem Maßstab

Allerdings hätte der Prototyp im Rahmen der Studie nur eine 117 Gramm schwere Stahlkugel bewegt, die einen Außendurchmesser von 75,5 mm gehabt habe. Damit wurde die Plasma-Antriebstechnik in einem viel kleineren Maßstab getestet, wenn man den Versuchsaufbau mit der Größe eines Flugzeugtriebwerkes vergleicht. Das Quarzrohr, auf das die Stahlkugel gelegt worden sei, hätte eine Länge von 600 mm gehabt und einen Innendurchmesser von 24 mm.

“Die Motivation unserer Arbeit besteht darin, zur Lösung der Probleme der globalen Erwärmung beizutragen, die auf die Nutzung fossiler Verbrennungsmotoren durch den Menschen zum Antrieb von Maschinen wie Autos und Flugzeugen zurückzuführen ist”, sagt Jau Tang, einer der Studienautoren. “Bei unserer Konstruktion besteht keine Notwendigkeit für fossile Brennstoffe, und daher gibt es keine Kohlenstoffemissionen, die Treibhauseffekte erzeugen und zur globalen Erwärmung beitragen könnten.”

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