En un artículo del IAC13 se describió el funcionamiento dinámico de un propulsor EmDrive superconductor de segunda generación. Se desarrolló un modelo matemático y, en este trabajo, ese modelo se utiliza para ampliar la envolvente de rendimiento de la tecnología. Se evalúan tres diseños de motor. Uno se utiliza como motor de elevación para un vehículo de lanzamiento, otro como motor orbital para el lanzador y un tercero como motor principal para una sonda interestelar.
Los motores se basan en cavidades superconductoras de YBCO, y el rendimiento se predice sobre la base de los datos de prueba obtenidos en programas experimentales anteriores. Los valores de Q oscilan entre 8×107 y 2×108 y proporcionan altos valores de fuerza específica en un rango de aceleraciones que va de 0,4 m/s a 6 m/s.
El vehículo de lanzamiento es un avión espacial «totalmente eléctrico» de una sola etapa hasta la órbita (SSTO), que utiliza un motor de elevación de 900 MHz, con ocho cavidades y totalmente gimballed. Un motor orbital fijo de 1,5 GHz proporciona el componente de velocidad horizontal. Ambos motores utilizan refrigeración por hidrógeno líquido a pérdida total. La energía eléctrica es suministrada por pilas de combustible, alimentadas con hidrógeno gaseoso del sistema de refrigeración y oxígeno líquido. Una carga útil de 2 toneladas, montada externamente, puede ser llevada a la órbita terrestre baja en un tiempo de 27 minutos. La masa total de lanzamiento es de 10 toneladas, con un fuselaje de estilo X37B, que permite el aerofrenado y una aproximación y aterrizaje en planeo.
Todo el potencial de la propulsión EmDrive para misiones en el espacio profundo queda ilustrado por el rendimiento de la sonda interestelar. Un motor fijo de 500 MHz con múltiples cavidades se refrigera mediante un sistema de nitrógeno líquido de ciclo cerrado. La refrigeración se realiza en un ciclo Brayton inverso de dos etapas. La energía eléctrica la proporciona un generador nuclear de 200 kWe. La nave espacial de 9 toneladas, que incluye una carga útil científica de 1 tonelada, alcanzará una velocidad terminal de 0,67c, (donde c es la velocidad de la luz), y cubrirá una distancia de 4 años luz, durante el período de propulsión de 10 años.
El trabajo reportado en este documento ha dado lugar a estudios de diseño para dos naves espaciales demostradoras. El lanzador demostrará el tan ansiado acceso al espacio a bajo coste, y también cumplirá los requisitos de la misión del avión espacial XS-1 propuesto por DARPA. La sonda permitirá alcanzar el sueño de una misión interestelar en los próximos 20 años.