Bilar och flygplan har sedan start drivits av samma principer, som innefattar förbränning av fossila bränslen. Drivna av en växande oro för klimatet har både bil-, flyg- och sjöfartsindustrierna börjat leta efter alternativa lösningar. Naturligtvis är denna övergång fördelaktig av många andra skäl, allt från lägre forsknings- och utvecklingskostnader till ökad tillförlitlighet och minskade beroenden.

Ett liknande skifte pågår inom rymdsektorn just nu. Forskare över hela världen undersöker och utvecklar alternativa framdrivningssystem. Orsakerna är flera. Det finns en önskan att göra rymdresor mer miljövänliga, snabbare, längre i avstånd till jorden, billigare och mer regelbundna. Vi har nyligen skrivit om en teori som kan göra Warp Drives till en möjlighet, vilket naturligtvis är en helig graal för rymdresor. Men det finns andra tekniker som kan förverkligas inom mer överskådlig framtid.

En av de nya formerna av framdriving hittar man inom den kommersiella rymdkapplöpningen. Jeff Bezos företag Blue Origin driver sin farkost med en blandning av flytande väte och syre, vilket innebär att farkosten åtminstone tekniskt sett inte släpper ut någon koldioxid.

Att minska klimatavtrycket är stark drivkraft och flera företag och forskargrupper runt om i världen arbetar för att hitta framdrivningssystem som har denna egenskap.

Plasmamotorer

En teknik som verkar lovande är plasmamotorer. Eftersom de är enkla i konstruktionen och mycket effektiva anses de vara användbara för att ändra omloppsbana för mindre satelliter.

Den Europeiska rymdfartsmyndigheten European Space Agency, ESA, har tillsammans med det spanska företaget SENER arbetat med att utveckla Helicon Plasma Thruster som sedan den första testskjutningen 2015 har genomgått en iterativ process där jonisering, accelerationseffektivitet, vikt och storlek har förbättrats. Förhoppningen är att denna teknik ska bli en kostnadseffektiv lösning för små satelliter och andra små rymdfarkoster.

Men det finns också större planer för plasmamotorer. Tack vare deras effektivitet tror vissa att de kan användas för att göra bemannade rymdresor snabbare än någonsin tidigare. Vid Princeton Plasma Physics Laboratory har en fysikern Fatima Ebrahimi designat en plasmamotor som kan ha stor betydelse när mänskligheten vågar sig vidare ut i rymden. För närvarande har befintliga raketmotorer en låg specifik impuls, eller i lekmannatermer låg avgashastighet, vilket begränsar farkostens acceleration.

Ebrahimis koncept bygger på tokamaker, det vill säga torusformade fusionsenheter med ett magnetfält som kan innehålla varm joniserad gas, alltså plasma.

Enligt Ebrahimi kommer en tokamak som National Spherical Torus Experiment Upgrade (NSTX-U) att kunna skapa plasmabubblor som färdas med otroliga hastigheter på runt 20 kilometer per sekund. Med denna kunskap skapade Ebrahimi en motordesign som bland annat kan öka och minska hastigheten genom att justera styrkan på magnetfältet. En annan unik egenskap hos denna nya design är att den skapar framdrivning inte bara genom att mata ut plasmagas, utan också plasmoider. Plasamoider är en sammanblandning av magnetfält och plasma.

Långfärdsmotorn

Läsare av gamla skolans science-fictionböcker, som exempelvis "Uppbrott från Jorden", kommer att känna igen tanken på kärnkraftsdrivna rymdskepp. NASA leder, tillsammans med amerikanska energidepartementet, ett försök att främja kärnteknisk rymdteknik. De har nyligen valt ut tre konceptuella reaktorkonstruktioner, som var och en får ett kontrakt värt fem miljoner dollar.

Kärnkraftsdrivning ger mer användbar energi i förhållande till bränslemassa än kemiska raketer. Detta gör sådana motorer lämpliga för långdistansuppdrag som exempelvis resor till Mars. När dessa kontrakt har uppfyllts kommer designgranskningar att genomföras för att ge NASA rekommendationer för framtida forsknings- och utvecklingsprojekt.

Det här är bara ett litet urval av det utbud av framdrivningslösningar som utvecklas runt om i världen. Vi fortsätter att hålla dig uppdaterad om den nya utvecklingen inom detta område.

Läs mer: 🚀 5 mindre rymdbolag som löser stora problem (warpnews.se)