Δημήτρης Καβατζικλής
Στο μυθιστόρημα του Poul Anderson «Tau Zero», ένα πλήρωμα διαστημόπλοιου προσπαθεί να ταξιδέψει στον αστερισμό Beta Virginis με την ελπίδα να αποικίσει έναν νέο πλανήτη. Το αεροσκάφος τους είναι ένα «Ramjet Bussard», ένα υποθετικό διαστημικό όχημα που είχε προτείνει ο φυσικός Robert W. Bussard μόλις μια δεκαετία νωρίτερα. Πρόσφατα, οι φυσικοί επανεξέτασαν αυτόν τον ασυνήθιστο μηχανισμό σε μια νέα εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Acta Astronautica, και δυστυχώς, βρήκαν ότι είναι πρακτικά δυνατό να κατασκευαστεί, αλλά οι μηχανικές προκλήσεις που παρουσιάζει είναι επί του παρόντος δύσκολο να ξεπεραστούν, αναφέρει το wired.
Το ramjet είναι ουσιαστικά ένας κινητήρας που «αναπνέει» αέρα. Εκμεταλλεύεται την κίνηση του κινητήρα προς τα εμπρός για να συμπιέζει τον εισερχόμενο αέρα χωρίς την ανάγκη συμπιεστών, καθιστώντας τους κινητήρες ramjet ελαφρύτερους και απλούστερους από τους αντίστοιχους turbojet. Ένας Γάλλος εφευρέτης ονόματι Rene Lorin έλαβε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του ramjet το 1913, αν και δεν κατάφερε να κατασκευάσει ένα πρωτότυπο. Δύο χρόνια αργότερα, ο Albert Fonó πρότεινε μια μονάδα κινητήρων ramjet για να αυξήσει την εμβέλεια των βλημάτων των όπλων και τελικά το 1932 του χορηγήθηκε γερμανικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας.
Ένα βασικό ramjet αποτελείται από τρία μέρη: εισαγωγή αέρα, καυστήρα και ακροφύσιο. Τα αέρια από την καύση του καυσίμου ρέουν μέσα από το ακροφύσιο και γι’ αυτό η πίεση της καύσης πρέπει να είναι υψηλότερη από την πίεση στην έξοδο του ακροφυσίου για να διατηρείται μια σταθερή ροή, την οποία επιτυγχάνει ένας κινητήρας ramjet με το να διαχέει εξωτερικό αέρα στον καυστήρα με την ταχύτητα του οχήματος από το οποίο τροφοδοτείται η μηχανή. Δεν χρειάζεται να μεταφέρεται οξυγόνο στο σκάφος. Το μειονέκτημα είναι ότι το ramjet μπορεί να παράγει ώθηση μόνο αν το όχημα κινείται ήδη, επομένως απαιτείται υποβοηθούμενη απογείωση με χρήση πυραύλων. Ως εκ τούτου, τα ramjet είναι πιο χρήσιμα ως μέσο επιτάχυνσης.
Ο Robert Bussard σκέφτηκε ότι η ιδέα θα μπορούσε να τροποποιηθεί ως μέσο για διαστρικά ταξίδια. Η βασική προϋπόθεση είναι να συλλέξει διαστρικά πρωτόνια (ιονισμένο υδρογόνο) χρησιμοποιώντας τεράστια μαγνητικά πεδία. Τα πρωτόνια θα συμπιέζονταν μέχρι να παράγουν θερμοπυρηνική σύντηξη και τα μαγνητικά πεδία θα εξέτρεπαν αυτή την ενέργεια στα καύσιμα του πυραύλου για να παράγουν ώθηση. Όσο πιο γρήγορα ταξίδευε το αεροσκάφος, τόσο μεγαλύτερη θα ήταν η ροή πρωτονίων και επομένως τόσο μεγαλύτερη η ώθηση.
Στη συνέχεια όμως, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι υπήρχε πολύ χαμηλότερη πυκνότητα υδρογόνου στις περιοχές του διαστήματος έξω από το ηλιακό μας σύστημα. Γι’ αυτό, σε ένα έγγραφο του 1969, ο John F. Fishback πρότεινε ένα πιθανό λειτουργικό μαγνητικό πεδίο, λαμβάνοντας υπόψη παράγοντες όπως οι απώλειες ακτινοβολίας και η θερμική κατανομή του διαστρικού αερίου. Συγκεκριμένα, υπολόγισε ποια θα ήταν η ταχύτητα αποκοπής. «Όσο πιο γρήγορο είναι το αεροσκάφος, τόσο υψηλότερες είναι οι γραμμές μαγνητικού πεδίου που τις εστιάζουν στον αντιδραστήρα. Όσο ισχυρότερα είναι τα πεδία τόσο καταπονείται η μηχανή«. Ο Fishback κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το όχημα θα μπορούσε να επιταχύνει συνεχώς μέχρι μια ορισμένη ταχύτητα και στη συνέχεια θα σταματούσε.
Οι φυσικοί Peter Schattschneider και Albert Jackson, βασίστηκαν σε λογισμικό που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο TU Wien για τον υπολογισμό των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Οι υπολογισμοί τους έδειξαν ότι η πρόταση του Fishback για μαγνητική σάρωση είναι εφικτή. Τα σωματίδια μπορούν πράγματι να συλλεχθούν από ένα μαγνητικό πεδίο και να οδηγηθούν σε έναν αντιδραστήρα σύντηξης.
Ωστόσο, διαπίστωσαν επίσης ότι θα χρειάζονταν παράλογα μεγάλα μαγνητικά πηνία για τη χοάνη προκειμένου να επιτευχθεί ώθηση 10 εκατομμυρίων newton (διπλάσια πρόωση από το διαστημικό λεωφορείο). Και αυτό το χωνί θα έπρεπε να έχει διάμετρο 4.000 χιλιομέτρων. Ως εκ τούτου, το ταξίδι στο κέντρο του γαλαξία με ένα διαστημικό σκάφος που τροφοδοτείται με Ramjet Bussard είναι προς το παρόν αδύνατη.