この画像を大きなサイズで見るプラズマの力で推進力を発生すると聞くと、なんだかSFに登場する夢のエンジンかのような響きがある。だがじつのところ、ソーラーエネルギーで機体を動かすプラズマ推進器なら、すでに宇宙船用に実用化されている。
しかし、それらはあくまで宇宙空間での利用に特化したもので、地球の大気の中で使ってもまるで役に立たない。空気との摩擦で相殺されて、推進力がほとんど失われてしまうからだ。
ところが、武漢大学（中国）の研究チームが開発したマイクロ波プラズマ推進器は、空気と電気だけで、航空機に搭載されているジェットエンジンに匹敵するほどのパワーを生み出すことができるという。
電気と空気だけで推進力を生み出す
新型マイクロ波プラズマ推進器は、燃料などなくとも、電気と空気だけで機能することができる。それは次のような仕組みだ。
まず空気をイオン化して低温プラズマを作り出し、これをエアコンプレッサーを使ってプラズマ管へ向けて放出。その途中でプラズマは強力なマイクロ波とぶつかり、これがプラズマに含まれるイオンを激しく震わせる。
するとイオンはイオン化されていな原子と衝突し、プラズマの温度と圧力を一気に増大させる。このときの温度と圧力によって、プラズマ管内に推進力が生み出される。
この推進器で重要なパーツが、マイクロ波を伝える平らな導波管だ。1kW、2.45GHzの磁電管で発生するマイクロ波は、導波管を介してプラズマ管へ送られつつ、半分の高さにまで圧縮される。
この工夫が電場をいっそうパワフルなものにしてくれるおかげで、プラズマの熱と圧力を限界まで高めることができる。
この画像を大きなサイズで見るジェットエンジンに匹敵する推進力
そうして得られたプラズマジェットの推進力は、通常の圧力計を破壊してしまい、計測できないくらい強力なものだった。
そこで研究チームは、重さの異なるスチール製の球を軽い順にプラズマ管の先端に置き、吹き飛ばされなくなったときの重量から推進力を推測。
その結果は、毎時400Wおよび1.45立米の気流で1ニュートン（N）の推進力――電力あたりに換算すると、28N/kWだったそうだ。
この画像を大きなサイズで見るここから推測すると、テスラ社の電気自動車「モデルS」に採用されている310kWのバッテリーを利用すれば、8500Nの推進力を得られることになる。
またエアバス社が開発する電気飛行機「Eファン」には、一対の30kW電気ファンが搭載されているが、これが発生する推進力は合わせて1500Nだ。電力あたりでは25N/kWなので、これと比べても新型プラズマ推進器は優れている。
あくまで計測値からの推定に基づく比較ではあるが、既存の飛行機に搭載されているジェットエンジンに匹敵すると研究チームは主張している。
この画像を大きなサイズで見る実際の実用性はどうか？
もうすぐ燃料を燃やさないゼロエミッション飛行機が登場するのでは期待したくなるが、まだプロトタイプの段階であることを忘れてはいけない。たとえば、Ars Technicaでは次のように分析している。
一番の疑問点は、この推進器のプロトタイプに流れ込む気流が、実物のエンジンの15000分の1でしかないことだ。そのため、現時点で確認された推進力と実用レベルのそれには、数字にして4桁ほどの開きがあることになる。
これほどの開きがあるならば、実験データの延長上に実機レベルの性能があるとは思わない方がいいというのだ。
実際、研究論文には気流を最大にしたときの最大出力について言及がないことから、すでに何らかの問題が発生している可能性もうかがえるようだ。
化石燃料の厚い壁
さらに効率の点ではエアバス社のジェットエンジンに匹敵するとしても、航空機用の燃料が持つ重量あたりのエネルギーは、バッテリーよりもずっと大きいという現実もある。そのためにいくら動力性能が高くとも実際の改善率はごくわずかでしかない可能性も考えられるようだ。
それでももし本当に実機レベルで優れた性能を発揮できるのだとすれば、ゼロエミッションの空の旅が実現するかもしれない。
現在、研究チームはマイクロ波プラズマ推進器の改良に取り組むとともに、より正確に推進力を計測できる機器の開発も行っているというので、続報を待ちたいところだ。
この研究は『AIP Advances』（5月5日付）に掲載された。
Jet propulsion by microwave air plasma in the atmosphere: AIP Advances: Vol 10, No 5
https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0005814
References:newatlas / arstechnica/ written by hiroching / edited by parumo
イオン推進の船まだかなー
※1
はやぶさがそうだろうに
※43
はやぶさのエンジンで旅客機は運用できません。
プロペラ（レシプロ）ではジェットエンジン程の推力は得られません。
ターボプロップですら旅客機に求める速度は出せません。
昔、ブーメランみたいな形のブレードを付けたターボプロップエンジンで、旅客機を設計するプランが有りましたが実用化はされませんでした。
電力でジェット並みの噴出速度が出せる装置が、経済運用できる様になれば良い事で有るのは間違いありません。
大気圏内で減衰せず効率良く電力を供給する発明されれば良いですね。
しかし、今度は電力の供給元の問題が出てきます。
内燃機関の自動車が全て電気自動車になったら、電気が足りなくなると言われています。
これらを網羅する技術革新がなされることを祈らずにいられません。
※46
43の言ってる「はやぶさ」は小惑星イトカワを調査
した探査衛星の方だと思う。
あと、後退角のあるブレードを持つプロペラはE-2D
やエアバス A400Mなどで普通に実用化されている。
まあ、旅客機じゃないけどね。
>>46
惑星間探査衛星で既にプラズマエンジンが使われているのをご存知ないとは
電力どこから引っ張るんだろう。バッテリーとかアホなアイデアにしかみえない。エネルギー密度理化してたら最高効率のリチウム系電池ですら化石燃料と桁が違うのに。
ジェット燃料と空気反応させて推力にした方がいいよ。
必要な電力をどうやって得るつもり？
机上の空論。
永遠に完成する事なく忘れ去られるのがオチ。
※6
膨大な失敗のなかから有望な技術がやっと芽を出す。その片鱗は「あれはダメだった」というデータとして内包している。
そして「そんなの出来るわけね～よ」という、何の役にも立たない言葉は永遠に置き忘れ去られ、誰にも省みられることはない。
人類の文明がこれ以上先に行けるかどうかはバッテリーのエネルギー密度の限界をどこまで引き上げられるか、なのかな
レーザーで空気を膨張させてそれで推進力を得る装置が科学雑誌に乗ってたけど実用化しなかったね
※8
それって大気圧でやってたはず ひょっとして数十気圧とか高い気圧でやるとどうなんだろ この実験結果みたいになるかもしれんし・・・
推進力の計測方法が意外と原始的で笑ってしまった。
超小型核融合炉が実用化しないと無理じゃ。
理論上なら、筒に燃料を噴射するだけの、空気と燃料だけで飛ぶスクラムジェットエンジンってのがある
燃料噴射とかターボファンとかの機械装置がいらないんだが、実現には台風の中で蝋燭を灯すくらいの技術が必要になる
>>13
スクラムジェットじゃなくてラムジェットならそんなにハードルは高くないんじゃない？
実際ラムジェットが使われてるミサイルもあるようだし
いずれにせよマッハ3以上じゃないと作動しないようだけど
＞新型マイクロ波プラズマ推進器…、
某教授『あれはプラズマが原因なんです！！！』
大人の科学「プラズマ推進船」ぐらいに良さそう
実用云々は基礎研究20年+実用研究20年の合計40年後ぐらいかな
①衛星軌道上に専用の太陽光発電衛星上げマイクロ波変換したエネルギー給電システムの開発。
②超高率太陽光発電パネルの開発。
③超小型レーザー核融合発電システムの開発。
とゆーところか？
探査衛星調べたほうがスゲーってなれるよ
不可能と言われてたことが数十年後に実用化してる例がいくつもあるからこれもいずれ実用化できるかもな
化石燃料のエンジンで発電すれば良いんだよ
ポルシェティーガーやガスヒーポンのようにw
空気中を進むんだから風車を付けて風力発電でいけるな！
加速時歌舞伎みたいにパンパンうるさいあれ？
興味深い研究だと思う
というかね
基礎研究に電力がどうのとかナンセンス
それも含めて今後の研究だし
現行のイオンエンジンよりも優れた宇宙機の推進機になるかもしれない
電気推進系は夢を感じる
>>23
いやいやｗ
基礎理論だからこそしっかりした下地が必要なんだぞｗ
基礎理論だから電力考えなくていいです～なんて言い出したらなんもできんぞｗ
※66
よく読みましょう
誰も考えなくて良いとは一言も言ってない
それらも研究課題の内でありその結果別の用途として将来使われるかもしれないと言ってる
よく読みましょう
よくある「もっと予算（税金）よこせ」アピールだと思うけど
これってぶっちゃけプラズマカッターのパワーアップ版だよね？
中国がこの先アメリカに対抗していくためにはハッキングなどによるコピーと共にこういう基礎研究をきっちりやっていけるかどうかがカギ
パクりだけでは相手の先には行けない
米軍のように山のようなクソ研究を積み重ねた先にしか中華の栄光はない
これは理論にすら満たさない。既に知られたプラズマの実験であって、エンジンの話ではない。
そもそも、この程度の話をわざわざ取り上げるのはなぜなのか。
下の方の鉄球吹き飛ばし実験の写真、どう見ても実験結果が過大評価になる構造なんじゃないかね
むしろ高速鉄道なんかに使ってみたりしてな。
武漢大学か、、、研究の続き出来てるといいけど
空母のカタパルトに応用するとか
基礎研究に充分にお金を注ぎ込む姿勢は正直とても羨ましいなあ
低温プラズマを作っても、エアコンプレッサーを通した時点でプラズマが消えるような気がしますが。エアコンプレッサーで発生した空気圧で吹き飛ばしているだけでは？
航空路と言う事で有れば、電波で電気を供給する方法も無くは無いが、翻訳の問題か所々に意味不明な説明が有る。ライターが理解しないで文章を起こしている事は間違い無い。
中国はもう少し出来上がってからの発表とかした方が良いんじゃないかな
今迄の積み重ねの御陰で正直この段階の物聞かされても「またか」くらいになっちゃう
KwとKwh混ざってない？
>>38
kWとkWhな。
model Sのバッテリー出力が310kW出せても容量は100kWhだから20分しか稼働できないことになる。よくある話だけど自分に都合のよい数字だけ使ってるだけじゃん。
大容量電力の安定且つ継続した供給が課題なのかね
時々出てくる「太陽光発電の効率化を○倍に出来ました！」系の
情報はなんで続報が出てこないんだろう
やっぱどれも勘違いだったんだろうか
※39
実験室内で成功しても量産出来ないと採算ラインに乗らず実用化出来ないので大体そこで躓く。
プラズマ推進だっけ、どこかのテレビで見たな
宇宙空間でしか使えないけどって奴か
空気と電気だけで推進力を得るのならば、電池でプロペラを回す模型飛行機なんかが実用化されてるけど、全く違うプロセスで推進力を得ると云うのはロマンが有りますな。
科学技術も文化も変態に近いマニアックな研究者が深めてゆく事が多いので、今後に期待したいところです。
素晴らしい！！！
燃焼以外の方法で推力を発生させられるとは！！！！
このまま改良を続けて言って欲しい
アルミ箔と割り箸で作るリフターと同じ原理なのかな?
ラム・ジェットの改良版だね。
いろいろ試して欲しい。
ニーヴァンの小説に原子レベルでコントロール可能な社会があって、（原子さえあれば）物質生成も行えるんだが、唯一の公害は『廃熱』なんだそうだ。
これも熱が問題になるだろう。
溶接に使えそうな気がする
これ、空気無くなっちゃう奴じゃない？
ドクター中松が水をエネルギーとして使うエンジン発明したけど
水無くなっちゃうから止めたっていう
いかにして空気を膨張させて推進力にするか
試行錯誤の末に未来で花開く可能性も
原子力飛行機は炉心の冷却に空気叩きつけて
空冷の熱膨張圧で推進力にするとか研究していたはずだが
そう言うのは早めに摘み取って良いです
ジェット燃料だと出力出るまでに時間かかるって欠点あるけどこれはどうなんだ？
宇宙用のプラズマジェットは速攻最大出力になるって利点あるけど受け継いでるのか？
記事があまりにも拙くてちょっとゲンナリした
>>まず空気をイオン化して低温プラズマを作り出し
このプラズマ化のエネルギーは、どこから？
>>半分の高さにまで圧縮される。
何に対してとか、半分の高さとは何か？単位は？等の必要な文言が一切無し、意味不明な一文なってる
といろいろツッコミどころ満載の記事ですね。
軍事技術の発表で詳細は開かせないとかの理由でしょうか？
>>54
読者の大半がそこまで細かい情報を求めていないからでは？
長々と細かいこと書かれても読みにくくなるだけだからね。カラパイアは海外の論文をいつも分かりやすくまとめてくれていると思うよ。
詳しく知りたいなら元の論文を訳して読めばいいと思う。
>>69
いやいや、それ言い出したら、記事のほとんど記述は、必要無いでしょうｗ
記事ってのは、記事を書いた人が、どうせ読者は読まねーよと適当に削除して書くようなものだと言いたいのは、わかりますしたけど、それでは科学系の記事は不正確かついい加減な内容であると読者に思わせる意図があったと言ってるのと同じですよ
ツッコミどころ満載も記事を書くなら、題名と論文掲載URLだけの記述の方がよほどいいのでは？
※54※71
「仕組みについての解説」を述べている部分の文章に「動力源はどこから？」という、全く別個の話をぶつけてるのはただの難癖でしかないと思います
動力源は動力源で別の課題であり、「仕組みの説明」の部分には関係無いでしょう
別に発電機からでも電池からでもそれこそ何でもいい、動力源として十分ならそこは全く重要ではない
化石燃料だろうと再生エネルギーだろうとそれすら「仕組み」にはなんら影響を与えません
むしろ貴方はそれがどんな意味を持つと思ってんですか？
さらに言えば動力源の問題に関してはその後の部分の記事でちゃんと言及されています
それから「半分の高さ」は普通に読めば「プラズマ管の高さ」のことだと理解できるのではないですか？
圧力がかかって圧縮されてるのはマイクロ波だということは読み取れますし、そのマイクロ波が送られているのはプラズマ管だというのもこれ以上無いくらい明確に書かれてます
文脈上ではそれ以外に該当する箇所はありませんし、むしろどこの事なのか不明というほど解釈が分かれる余地はありません
あなたは記事に対して科学的ツッコミをしているようで、実際には何も判ってないのに適当にそれっぽい事言ってるだけにしか見えませんよ
ガンダムseedっぽいな
まあ核エンジンは必要になると思う
サブマリン特許狙いだろうな
フォトンバッテリーの実用化でもしないと難しいだろうな
黄砂かPM2.5を燃料にした方が良くないか?
中国ってアレコレ開発したとかいうニュース多いけど
実現してるの見たことないんだよなあ・・・・
予算獲得の為か、サブマリン特許目的なのか、真相はわからんけど
研究者殺されるんじゃないかと心配になる話だが、この技術が本当かが怪しいので世に出る事無く研究者も無事で居られると思う
やっぱり電気系の装置でいつもボトルネックになるのが電源の問題なんだよな～
バッテリーのブレイクスルーが来るのを期待するしかない現状
これが完成すると米軍の戦略、いや世界中の戦略がかわっちまうな。
米国は石油を戦略物資として戦略備蓄なんてこともしている。
普段の経済はもちろんだが、いざ戦争となればどんどん消費されていく石油燃料。
だが、船は根本的には石油じゃなくても動けるし、原子力船もある。車も電気で動ける。
が、飛行機はそうもいかない。グライダーのようにゆっくり飛んでる分にはいいが、
戦闘機だの攻撃機だのはそうはいかない。つまり、アメリカの石油とは、空軍力の維持を考えているからだ。それが石油じゃなくてもよくなるとなれば、ホントにもう石油は戦略物資から外れてくるのかもしれない。