In un documento IAC13 è stato descritto il funzionamento dinamico di un propulsore EmDrive superconduttore di seconda generazione. È stato sviluppato un modello matematico e, in questo articolo, quel modello è usato per estendere l’involucro delle prestazioni della tecnologia. Vengono valutati tre progetti di motori. Uno è usato come motore di sollevamento per un veicolo di lancio, un altro come motore orbitale per il lanciatore e un terzo come motore principale per una sonda interstellare.

I motori sono basati su cavità superconduttrici YBCO, e le prestazioni sono previste sulla base dei dati di test ottenuti in precedenti programmi sperimentali. I valori di Q vanno da 8×107 a 2×108 e forniscono alti valori di forza specifica su una gamma di accelerazioni da 0,4 m/s/s a 6 m/s/s.

Il veicolo di lancio è uno spazioplano “tutto elettrico” a stadio singolo in orbita (SSTO), utilizzando un motore di sollevamento a 900 MHz, otto cavità, completamente cardanico. Un motore orbitale fisso da 1,5 GHz fornisce la componente di velocità orizzontale. Entrambi i motori usano un raffreddamento a idrogeno liquido a perdita totale. L’energia elettrica è fornita da celle a combustibile, alimentate con idrogeno gassoso dal sistema di raffreddamento e ossigeno liquido. Un carico utile di 2 tonnellate, montato esternamente, può essere portato in orbita terrestre bassa in un tempo di 27 minuti. La massa totale del lancio è di 10 tonnellate, con una cellula stile X37B, che permette l’aerofrenaggio e un approccio e atterraggio in planata.

Il pieno potenziale della propulsione EmDrive per le missioni nello spazio profondo è illustrato dalle prestazioni della sonda interstellare. Un motore multi-cavità e fisso da 500 MHz è raffreddato da un sistema di azoto liquido a ciclo chiuso. La refrigerazione avviene in un ciclo Brayton inverso a due stadi. L’energia elettrica è fornita da un generatore nucleare da 200 kWe. Il veicolo spaziale di 9 tonnellate, che include un carico utile scientifico di 1 tonnellata, raggiungerà una velocità terminale di 0,67c, (dove c è la velocità della luce), e coprirà una distanza di 4 anni luce, durante il periodo di propulsione di 10 anni.

Il lavoro riportato in questo documento ha portato a studi di progettazione per due veicoli spaziali dimostratori. Il lanciatore dimostrerà l’accesso allo spazio, a lungo ricercato e a basso costo, e soddisferà anche i requisiti di missione del proposto DARPA XS-1 Spaceplane. La sonda permetterà di realizzare il sogno di una missione interstellare entro i prossimi 20 anni.