Propulsion de fusée à micro-ondes étudiée

La propulsion de fusée à micro-ondes reçoit un coup de pouce

Crédit : Montri Nipitvittaya/Shutterstock

L’envoi d’une fusée dans l’espace nécessite généralement qu’environ 90 % du poids initial de la fusée soit du carburant. Cette limitation pourrait être surmontée en transmettant sans fil la puissance nécessaire à la fusée via un faisceau de rayonnement micro-ondes. Une équipe de recherche japonaise a étudié la viabilité de l’utilisation d’une telle propulsion à micro-ondes pour des applications réelles.

Dans une étude publiée ce mois-ci dans le Journal des vaisseaux spatiaux et des fusées, des chercheurs dirigés par l’Université de Tsukuba ont démontré la transmission d’énergie sans fil via des micro-ondes pour un drone en vol libre et ont déterminé l’efficacité de ce processus.

Des analyses antérieures de ce type ont été réalisées il y a des décennies et considéraient principalement des micro-ondes de basse fréquence (quelques gigahertz ; GHz). Étant donné que l’efficacité de la transmission de puissance augmente à mesure que la fréquence de fonctionnement augmente, l’équipe à l’origine de cette dernière recherche a utilisé des micro-ondes à une fréquence relativement élevée (28 GHz). Le drone de l’équipe pesait environ 0,4 kilogramme et a plané pendant 30 secondes à une hauteur de 0,8 mètre au-dessus de la source du faisceau de micro-ondes.

“Nous avons utilisé un système sophistiqué de suivi du faisceau pour garantir que le drone reçoive autant de puissance micro-ondes que possible”, explique Kohei Shimamura, auteur principal de l’étude. “De plus, pour augmenter encore l’efficacité de la transmission, nous avons soigneusement réglé la phase des micro-ondes à l’aide d’un déphaseur analogique synchronisé avec les unités GPS.”

Les chercheurs ont mesuré l’efficacité du transfert de puissance à travers le faisceau (4%), la capture des micro-ondes par le drone (30%), la conversion des micro-ondes en électricité pour la propulsion (40%), et d’autres processus pertinents. Sur la base de ces informations et d’une formule analytique, ils ont calculé que l’efficacité globale de la transmission de puissance dans leur expérience était de 0,43 %. À titre de comparaison, dans une étude précédente, l’équipe a mesuré l’efficacité de transmission totale pour un drone à position fixe (plutôt qu’en vol libre) à 0,1%.

“Ces résultats montrent que davantage de travail est nécessaire pour améliorer l’efficacité de la transmission et évaluer en profondeur la faisabilité de cette approche de propulsion pour les avions, les engins spatiaux et les fusées”, explique Shimamura. “Les études futures devraient également viser à affiner le système de suivi du faisceau et à augmenter la distance de transmission au-delà de celle démontrée dans notre expérience.”

Bien que la propulsion des fusées à micro-ondes en soit encore à ses débuts, elle pourrait un jour devenir un moyen supérieur de lancer des fusées en orbite étant donné les exigences élevées en carburant à bord des techniques de propulsion conventionnelles.


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Plus d’information:
Satoru Suganuma et al, Efficacité de la propulsion par micro-ondes à 28 GHz pour la démonstration en vol libre, Journal des vaisseaux spatiaux et des fusées (2021). DOI : 10.2514 / 1.A35044

Fourni par l’Université de Tsukuba

Citation: Propulsion de fusée à micro-ondes étudiée (2021, 26 juillet) récupéré le 26 juillet 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-07-microwave-powered-rocket-propulsion.html

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