Regeringar över hela världen använder raketer för att skjuta upp satelliter och människor i omloppsbana. Detta kräver för närvarande mycket högenergibränsle, vilket är 95 % av den totala raketmassan. Eftersom uppskjutningskostnaden för en raket kan nå 10 miljarder yen, att lansera en nyttolast på 1 gram sägs vara detsamma som att köpa 1 gram guld. Att minimera den totala kostnaden för uppskjutning av raketer skulle maximera den vetenskapliga nyttolasten och öka genomförbarheten av rymdutforskning.

I en studie publicerad i Journal of Spacecraft and Rockets , forskare från University of Tsukuba har hjälpt till att lösa viktiga trådlösa kraftöverföringsproblem och andra effektivitetsproblem som måste övervinnas för att använda högeffektsmikrovågor för att komplettera – eller nästan ersätta – kemiskt bränsle för raketuppskjutningar. Deras studie kommer att hjälpa forskare inom detta arbete att fokusera sina ansträngningar på rätt sätt.

Forskare tror vanligtvis att en raket kräver en megawatt stråledriven framdrivning - det är ungefär strömuttaget från 10 bilar - per kilo nyttolast för att nå en minimal omloppsbana. Huruvida mikrovågsöverföring är tillräckligt effektiv för verkliga tillämpningar är en öppen fråga.

Mikrovågsstrålar har sänts ut med hjälp av en jordantenn som är lika stor som en raketantenn. "Dock, praktiska tillämpningar kommer att kräva en stor markbaserad sändare och en liten mottagare på raketen, och därmed överföring med variabelt fokus, " förklarar biträdande professor Kohei Shimamura, huvudförfattare till studien. "Vi ville inte bara visa detta tillvägagångssätt, men också kvantifiera dess effektivitet."

I sin omfattande studie, forskarna beräknade effektiviteten, på korta avstånd, av en markbaserad mikrovågsgenerator (51 %), trådlös strömförsörjning som skickar mikrovågorna till raketframdrivningssystemet (14%), mottagningsantenn på raketen (34%), och framdrivningsanordning som använder mikrovågsenergin för att värma raketdrivmedlet (6%). "Forskare kan nu sätta siffror på hur effektiv överföring med variabelt fokus är för närvarande, " säger docent Tsuyoshi Kariya, den andra huvudförfattaren till studien.

Framtida forskning kommer att behöva studera och förbättra effektiviteten på långa avstånd. Med docent Shimamuras ord:"Detta är en svår utmaning, men ett viktigt nästa steg i att utveckla mikrovågstekniken till praktisk användning vid raketuppskjutningar."

Raketer är viktig teknik, men deras lanseringskostnad är en stor nackdel för vetenskapliga uppdrag. Med framtida forskning, högeffektmikrovågor kan en dag bli en billig metod för raketframdrivning.