Dans un article de l’IAC13, le fonctionnement dynamique d’un propulseur EmDrive supraconducteur de deuxième génération a été décrit. Un modèle mathématique a été développé et, dans cet article, ce modèle est utilisé pour étendre l’enveloppe de performance de cette technologie. Trois conceptions de moteur sont évaluées. L’un est utilisé comme moteur de levage pour un lanceur, un autre comme moteur orbital pour le lanceur et un troisième comme moteur principal pour une sonde interstellaire.

Les moteurs sont basés sur des cavités supraconductrices YBCO, et les performances sont prédites sur la base des données d’essai obtenues dans des programmes expérimentaux antérieurs. Les valeurs de Q vont de 8×107 à 2×108 et fournissent des valeurs élevées de force spécifique sur une gamme d’accélérations allant de 0,4 m/s/s à 6 m/s/s.

Le véhicule de lancement est un avion spatial à étage unique vers l’orbite (SSTO) « tout électrique », utilisant un moteur de levage à 900 MHz, à huit cavités, entièrement à cardan. Un moteur orbital fixe de 1,5 GHz fournit la composante de vitesse horizontale. Les deux moteurs utilisent un refroidissement par hydrogène liquide à perte totale. L’énergie électrique est fournie par des piles à combustible, alimentées en hydrogène gazeux provenant du système de refroidissement et en oxygène liquide. Une charge utile de 2 tonnes, montée à l’extérieur, peut être mise en orbite terrestre basse en 27 minutes. La masse totale de lancement est de 10 tonnes, avec une cellule stylisée sur le X37B, qui permet l’aérofreinage et une approche et un atterrissage en plané.

Tout le potentiel de la propulsion EmDrive pour les missions dans l’espace lointain est illustré par les performances de la sonde interstellaire. Un moteur fixe multicavité de 500 MHz est refroidi par un système d’azote liquide à cycle fermé. La réfrigération s’effectue dans un cycle de Brayton inverse à deux étages. L’énergie électrique est fournie par un générateur nucléaire de 200 kWe. Le vaisseau spatial de 9 tonnes, qui comprend une charge utile scientifique d’une tonne, atteindra une vitesse terminale de 0,67c, (où c est la vitesse de la lumière), et couvrira une distance de 4 années-lumière, au cours de la période de propulsion de 10 ans.

Le travail rapporté dans cet article a donné lieu à des études de conception pour deux vaisseaux spatiaux démonstrateurs. Le lanceur démontrera l’accès à l’espace à faible coût, recherché depuis longtemps, et répondra également aux exigences de mission de l’avion spatial XS-1 proposé par le DARPA. La sonde permettra de réaliser le rêve d’une mission interstellaire dans les 20 prochaines années.