In een IAC13-paper werd de dynamische werking van een tweede generatie supergeleidende EmDrive-voortstuwingsschroef beschreven. Er werd een wiskundig model ontwikkeld en in dit artikel wordt dat model gebruikt om het prestatiebereik van de technologie uit te breiden. Drie motorontwerpen worden geëvalueerd. Een wordt gebruikt als liftmotor voor een draagraket, een ander als orbitale motor voor de draagraket en een derde als hoofdmotor voor een interstellaire sonde.
De motoren zijn gebaseerd op YBCO supergeleidende holtes, en de prestaties worden voorspeld op basis van de testgegevens die in eerdere experimentele programma’s zijn verkregen. De Q-waarden variëren van 8×107 tot 2×108 en leveren hoge waarden voor de specifieke kracht over een bereik van versnellingen van 0,4 m/s/s tot 6 m/s/s.
De draagraket is een “volledig elektrisch” ruimtevliegtuig met één trap om een baan om de aarde (SSTO), dat gebruik maakt van een 900 MHz, acht caviteiten, volledig cardanisch opgehangen liftmotor. Een 1,5 GHz vaste omloopmotor zorgt voor de horizontale snelheidscomponent. Beide motoren maken gebruik van vloeibare waterstofkoeling met volledig verlies. Het elektrisch vermogen wordt geleverd door brandstofcellen, gevoed met gasvormige waterstof uit het koelsysteem en vloeibare zuurstof. Een payload van 2 ton, extern gemonteerd, kan in een tijd van 27 minuten naar een lage baan om de aarde worden gevlogen. De totale lanceermassa is 10 ton, met een airframe naar het voorbeeld van de X37B, die aerobraking en een glijvluchtnadering en -landing mogelijk maakt.
Het volledige potentieel van EmDrive-voortstuwing voor missies in de diepe ruimte wordt geïllustreerd door de prestaties van de interstellaire sonde. Een multi-cavity, vaste 500 MHz motor wordt gekoeld door een gesloten systeem van vloeibare stikstof. De koeling vindt plaats in een tweetraps omgekeerde Brayton-cyclus. Het elektrisch vermogen wordt geleverd door een 200 kWe nucleaire generator. Het 9 ton wegende ruimtevaartuig, dat een wetenschappelijke lading van 1 ton bevat, zal een eindsnelheid bereiken van 0,67c, (waarbij c de lichtsnelheid is), en een afstand afleggen van 4 lichtjaar, gedurende de voortstuwingsperiode van 10 jaar.
Het in dit artikel gerapporteerde werk heeft geresulteerd in ontwerpstudies voor twee demonstratie-ruimtevaartuigen. De draagraket zal de lang gezochte, goedkope toegang tot de ruimte demonstreren, en ook voldoen aan de missie-eisen van het voorgestelde DARPA XS-1 ruimtevliegtuig. De sonde zal het mogelijk maken de droom van een interstellaire missie binnen de komende 20 jaar te verwezenlijken.