I governi di tutto il mondo usano i razzi per lanciare satelliti e persone in orbita. Ciò richiede attualmente molto carburante ad alta energia, che è il 95% della massa totale del razzo. Perché il costo di lancio di un razzo può raggiungere i 10 miliardi di yen, si dice che lanciare un carico utile di 1 grammo equivale a comprare 1 grammo di oro. Ridurre al minimo il costo totale del lancio di razzi massimizzerebbe i carichi scientifici e aumenterebbe la fattibilità dell'esplorazione spaziale.

In uno studio pubblicato su Journal of Spacecraft and Rockets , i ricercatori dell'Università di Tsukuba hanno contribuito a risolvere importanti problemi di trasmissione di energia wireless e altri problemi di efficienza che devono essere superati per utilizzare microonde ad alta potenza per integrare o quasi sostituire il combustibile chimico per i lanci di razzi. Il loro studio aiuterà i ricercatori in questa linea di lavoro a concentrare adeguatamente i loro sforzi.

I ricercatori credono comunemente che un razzo richieda un megawatt di propulsione a raggio, che è approssimativamente la potenza di 10 automobili, per chilogrammo di carico utile per raggiungere un'orbita minima. Se la trasmissione a microonde sia sufficientemente efficiente per le applicazioni del mondo reale è una questione aperta.

I raggi a microonde sono stati trasmessi utilizzando un'antenna terrestre delle stesse dimensioni di un'antenna a razzo. "Però, le applicazioni pratiche richiederanno un grande trasmettitore a terra e un piccolo ricevitore sul razzo, e quindi trasmissione a fuoco variabile, " spiega l'assistente professore Kohei Shimamura, autore principale dello studio. "Volevamo non solo dimostrare questo approccio, ma anche quantificarne l'efficienza”.

Nel loro studio completo, i ricercatori hanno calcolato le efficienze, a brevi distanze, di un generatore di microonde a terra (51%), alimentatore wireless che invia le microonde al sistema di propulsione a razzo (14%), antenna ricevente sul razzo (34%), e dispositivo di propulsione che utilizza l'energia a microonde per riscaldare il propellente del razzo (6%). "I ricercatori possono ora dare numeri su quanto sia efficiente la trasmissione a fuoco variabile al momento, ", afferma il professore associato Tsuyoshi Kariya, l'altro principale autore dello studio.

La ricerca futura dovrà studiare e migliorare l'efficienza sulle lunghe distanze. Nelle parole del Professore Associato Shimamura:"Questa è una sfida difficile, ma un importante passo successivo nel portare la tecnologia a microonde all'uso pratico nei lanci di razzi".

I razzi sono una tecnologia essenziale, ma il loro costo di lancio è un grosso svantaggio per le missioni scientifiche. Con future ricerche, le microonde ad alta potenza potrebbero un giorno essere un metodo a basso costo di propulsione a razzo.