In einem IAC13-Beitrag wurde der dynamische Betrieb eines supraleitenden EmDrive-Triebwerks der zweiten Generation beschrieben. Ein mathematisches Modell wurde entwickelt und in diesem Papier wird dieses Modell verwendet, um den Leistungsbereich der Technologie zu erweitern. Es werden drei Triebwerkskonstruktionen bewertet. Eines wird als Auftriebstriebwerk für eine Trägerrakete verwendet, ein anderes als Orbital-Triebwerk für die Trägerrakete und ein drittes als Haupttriebwerk für eine interstellare Sonde.
Die Triebwerke basieren auf supraleitenden YBCO-Hohlräumen, und die Leistung wird auf der Grundlage der in früheren experimentellen Programmen gewonnenen Testdaten vorhergesagt. Die Q-Werte reichen von 8×107 bis 2×108 und liefern hohe Werte der spezifischen Kraft über einen Beschleunigungsbereich von 0,4 m/s/s bis 6 m/s/s.
Die Trägerrakete ist ein „all-electric“ single stage to orbit (SSTO) Raumflugzeug, das ein 900 MHz, acht Kavitäten, voll kardanisch aufgehängtes Hubtriebwerk verwendet. Ein feststehendes 1,5-GHz-Orbital-Triebwerk sorgt für die horizontale Geschwindigkeitskomponente. Beide Triebwerke arbeiten mit verlustfreier Flüssigwasserstoffkühlung. Die elektrische Energie wird von Brennstoffzellen geliefert, die mit gasförmigem Wasserstoff aus dem Kühlsystem und flüssigem Sauerstoff gespeist werden. Eine 2 Tonnen schwere Nutzlast, die extern montiert ist, kann in einer Zeit von 27 Minuten in den Low Earth Orbit geflogen werden. Die Gesamtstartmasse beträgt 10 t. Die Zelle ist an die X37B angelehnt, was Aerobraking und einen Gleitanflug und -landung ermöglicht.
Das volle Potenzial des EmDrive-Antriebs für Missionen im tiefen Weltraum wird durch die Leistung der interstellaren Sonde veranschaulicht. Ein feststehender 500-MHz-Motor mit mehreren Kavitäten wird durch ein Flüssigstickstoffsystem mit geschlossenem Kreislauf gekühlt. Die Kühlung erfolgt in einem zweistufigen umgekehrten Brayton-Zyklus. Die elektrische Energie wird von einem 200 kWe Nukleargenerator geliefert. Das 9 Tonnen schwere Raumfahrzeug, das eine wissenschaftliche Nutzlast von 1 Tonne enthält, wird eine Endgeschwindigkeit von 0,67c erreichen (wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist) und eine Entfernung von 4 Lichtjahren zurücklegen, und das über einen Zeitraum von 10 Jahren.
Die in diesem Beitrag berichteten Arbeiten haben zu Designstudien für zwei Demonstrator-Raumfahrzeuge geführt. Die Trägerrakete wird den lang ersehnten, kostengünstigen Zugang zum Weltraum demonstrieren und auch die Missionsanforderungen des vorgeschlagenen DARPA XS-1 Spaceplane erfüllen. Die Sonde wird es ermöglichen, den Traum von einer interstellaren Mission innerhalb der nächsten 20 Jahre zu verwirklichen.