Les gouvernements du monde entier utilisent des fusées pour lancer des satellites et des personnes en orbite. Cela nécessite actuellement beaucoup de carburant à haute énergie, ce qui représente 95% de la masse totale de la fusée. Parce que le coût de lancement d'une fusée peut atteindre 10 milliards de yens, lancer une charge utile de 1 gramme revient à acheter 1 gramme d'or. Minimiser le coût total du lancement de fusées maximiserait les charges utiles scientifiques et augmenterait la faisabilité de l'exploration spatiale.

Dans une étude publiée dans le Journal des vaisseaux spatiaux et des fusées , des chercheurs de l'Université de Tsukuba ont aidé à résoudre d'importants problèmes de transmission d'énergie sans fil et d'autres problèmes d'efficacité qui doivent être surmontés pour utiliser des micro-ondes à haute puissance pour compléter ou presque remplacer le carburant chimique pour les lancements de fusées. Leur étude aidera les chercheurs dans cette ligne de travail à bien concentrer leurs efforts.

Les chercheurs pensent généralement qu'une fusée a besoin d'un mégawatt de propulsion par faisceau, soit environ la puissance de sortie de 10 automobiles, par kilogramme de charge utile pour atteindre une orbite minimale. La question de savoir si la transmission par micro-ondes est suffisamment efficace pour les applications du monde réel reste ouverte.

Des faisceaux de micro-ondes ont été transmis en utilisant une antenne au sol de la même taille qu'une antenne de fusée. "Toutefois, les applications pratiques nécessiteront un grand émetteur au sol et un petit récepteur sur la fusée, et donc une transmission à focale variable, " explique le professeur adjoint Kohei Shimamura, auteur principal de l'étude. "Nous voulions non seulement démontrer cette approche, mais aussi quantifier son efficacité."

Dans leur étude approfondie, les chercheurs ont calculé les efficacités, à courte distance, d'un générateur de micro-ondes au sol (51 %), alimentation sans fil qui envoie les micro-ondes au système de propulsion de la fusée (14%), antenne de réception sur la fusée (34%), et un dispositif de propulsion qui utilise l'énergie micro-ondes pour chauffer le propulseur de la fusée (6 %). "Les chercheurs peuvent désormais chiffrer l'efficacité actuelle de la transmission à focale variable, " déclare le professeur agrégé Tsuyoshi Kariya, l'autre auteur principal de l'étude.

Les recherches futures devront étudier et améliorer l'efficacité sur de longues distances. Selon les mots du professeur agrégé Shimamura :« C'est un défi difficile, mais une prochaine étape importante pour faire progresser la technologie des micro-ondes vers une utilisation pratique dans les lancements de fusées. »

Les fusées sont une technologie essentielle, mais leur coût de lancement est un inconvénient majeur pour les missions scientifiques. Avec de futures recherches, les micro-ondes à haute puissance pourraient un jour être une méthode peu coûteuse de propulsion de fusée.