新式電漿推進器的原型機 / credit: Jau Tang and Jun Li

人類依賴化石燃料作為主要能源,特別是用於交通運輸。但化石燃料既不永續也不安全,它是溫室氣體的最大排放來源,會造成全球暖化並導致空氣汙染和破壞生態環境。中國武漢大學工業科學研究院的研究人員展示了一種原型機,該設備使用微波將空氣電漿化,以進行噴射推進。

革新

該研究的通訊作者,武漢大學湯朝暉教授表示:「我們的研究動機是解決人類使用化石燃料為汽車和飛機等機械提供動力造成的全球暖化問題。我們的設計不需要化石燃料,因此,不用擔心碳排放會引起溫室效應和全球暖化。」

除固體、液體和氣體之外,電漿是物質的第四種狀態,由聚集的帶電離子組成。它自然存在於太陽表面和地球上的閃電等處,但也可以人工生成。研究人員將空氣壓縮成高壓,並使用微波將加壓的空氣流離子化來創造電漿流。

此方法與以往其他電漿噴射推進器的關鍵差異在於,過去的電漿噴射推進器,例如 NASA 的黎明號(Dawn)太空探測器,使用的是氙氣(Xenon)的電漿,無法克服大氣的摩擦力,因此其動力不足以用於地球上的航空運輸。然而,這種新式的電漿噴射推進器僅使用空氣和電力生成高溫高壓的電漿。

聚沙成塔

在原型機中,高壓空氣通過微波電離室而轉變為電漿,實驗方式是在石英管上放置一顆可調整重量的中空鋼球,通過設定不同的微波功率、空氣流量,觀察可讓多重的鋼球開始在石英管上震動,藉此算出推力,再扣掉無產生電漿時,單純高壓空氣氣流即有的推力,計算出淨推力。

例如,400 瓦的微波和每小時 1.45 立方公尺的空氣流量,可產生 11 牛頓的推力,相當於 28 牛頓每千瓦的效率,再考量石英管截面積,單位面積的推力可媲美商用飛機的噴射引擎,若使用高功率微波源與建構推進器陣列,便可以將原型設計擴展為全尺寸噴射引擎,研究人員正在朝此目標提高設備的效率。

湯博士表示:「我們的研究結果表明,這種靠微波空氣電漿為動力的噴射引擎有望替代傳統的化石燃料噴射引擎。」

參考資料:

  1. Ye, D., Li, J., & Tang, J. (2020). Jet propulsion by microwave air plasma in the atmosphere. AIP Advances, 10(5), 055002. doi: 10.1063/5.0005814
  2. AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS. (2020, May 5). Fossil fuel-free jet propulsion with air plasmas. Retrieved May 12, 2020, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-05/aiop-ffj050420.php
You May Also Like

台灣聲音新創 SoundOn 海外用戶突破5成,將帶創作者打入日韓、美國與中東市場

SoundOn集團新辦公室於22日開幕,整合原SoundOn與Goodnight團隊正式進駐,並宣布全球合併用戶突破1100萬人大關,其中海外用戶已超過5成,年營收成長更高達70%!SoundOn表示,目前在日韓、美國、香港及中東都有不錯的成績,未來會投注更多資源於日本、東南亞與中東市場。

2023 年 5G 用戶將超過 10 億,半數以上會在中國

第五代行動通訊系統 5G 技術目前仍在發展中,這種新一代網路將提供更快的傳輸速度及更多的頻寬,以承載…

首批半自動駕駛計程車隊將在杜拜街頭正式營運

特斯拉汽車 ( Tesla ) 與阿拉伯聯合大公國 ( United Arab Emirates,或…

以色列開發出能夠觀測到光子動態的先進電子顯微鏡

以色列理工學院(Technion-Israel Institute of Technology)的一…

WhatsApp前競爭對手Hike退出印度社交遊戲平台WinZO的投資,並轉而跟WinZO競爭!

開發許多小遊戲的印度社交遊戲平台WinZO,宣布該公司早期的投資者、曾是Whatsapp的競爭者Hike,已將其2019年5月的投資賣回WinZO,並轉而開發社群APP與社群遊戲,成為WinZO競爭者。

誰會成為東南亞科技霸主?Gojek和Tokopedia合併成GoTo,與SEA及Grab三強鼎立

Gojek和Tokopedia宣布將合併成立一家名為GoTo Group的控股公司,涵蓋從叫車、食物外送到數位支付和線上購物的所有內容。