Χρησιμοποιώντας παραδοσιακούς χημικούς πυραύλους, ένα ταξίδι στον Άρη - το ταχύτερο - διαρκεί 6 μήνες. Η Ad Astra Rocket Company δοκίμασε έναν πύραυλο πλάσματος που ονομάζεται κινητήρας VASIMR VX-200, ο οποίος έτρεξε στα 201 κιλοβάτ σε θάλαμο κενού, περνώντας το σήμα των 200 κιλοβάτ για πρώτη φορά. «Είναι ο πιο ισχυρός πύραυλος πλάσματος στον κόσμο αυτή τη στιγμή», λέει ο Franklin Chang-Diaz, πρώην αστροναύτης της NASA και διευθύνων σύμβουλος της Ad Astra. Η εταιρεία υπέγραψε επίσης συμφωνία με τη NASA για δοκιμή κινητήρα VASIMR 200 κιλοβάτ στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό το 2013.
Οι δοκιμές στο ISS θα παρέχουν περιοδικές αυξήσεις στο διαστημικό σταθμό, ο οποίος σταδιακά πέφτει σε υψόμετρο λόγω της ατμοσφαιρικής έλξης. Οι ενισχύσεις ISS παρέχονται επί του παρόντος από διαστημικό σκάφος με συμβατικούς προωθητές, οι οποίοι καταναλώνουν περίπου 7,5 τόνους προωθητικού ετησίως. Μειώνοντας αυτό το ποσό σε 0,3 τόνους, ο Chang-Diaz εκτιμά ότι το VASIMR θα μπορούσε να εξοικονομήσει εκατομμύρια δολάρια τη NASA ετησίως.
Η δοκιμή την περασμένη εβδομάδα ήταν η πρώτη φορά που ένα μικρό μοντέλο πρωτοποριακού πυραύλου VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) της εταιρείας έχει αποδειχθεί σε πλήρη ισχύ.
Οι μηχανές πλάσματος ή ιόντων χρησιμοποιούν ραδιοκύματα για τη θέρμανση αερίων όπως το υδρογόνο, το αργό και το νέον, δημιουργώντας θερμό πλάσμα. Τα μαγνητικά πεδία ωθούν το φορτισμένο πλάσμα στο πίσω μέρος του κινητήρα, παράγοντας ώθηση στην αντίθετη κατεύθυνση.
Παρέχουν πολύ λιγότερη ώθηση σε μια δεδομένη στιγμή από ό, τι οι χημικοί πύραυλοι, πράγμα που σημαίνει ότι δεν μπορούν να απελευθερωθούν από τη βαρύτητα της Γης από μόνα τους. Επιπλέον, οι κινητήρες ιόντων λειτουργούν μόνο σε κενό. Όμως, στο διάστημα, μπορούν να κάνουν μια συνεχή ώθηση για χρόνια, όπως ο άνεμος να σπρώχνει ένα ιστιοφόρο, να επιταχύνεται σταδιακά έως ότου το όχημα κινείται πιο γρήγορα από τους χημικούς πύραυλους. Παράγουν μόνο ένα κιλό ώθησης, αλλά στο χώρο που είναι αρκετό για να μετακινήσετε 2 τόνους φορτίου.
Λόγω της υψηλής ταχύτητας που είναι δυνατή, απαιτείται λιγότερα καύσιμα από ό, τι στους συμβατικούς κινητήρες.
Επί του παρόντος, το διαστημικό σκάφος της Dawn, στο δρόμο του προς τους αστεροειδείς Ceres και Vesta, χρησιμοποιεί πρόωση ιόντων, το οποίο θα του επιτρέψει να περιστρέφεται σε τροχιά Vesta, στη συνέχεια να φεύγει και να κατευθύνεται προς Ceres. Αυτό δεν είναι δυνατό με συμβατικούς πυραύλους. Επιπλέον, στο διάστημα οι κινητήρες ιόντων έχουν ταχύτητα δέκα φορές μεγαλύτερη από τους χημικούς πυραύλους.
Η ώθηση πυραύλων μετράται σε Newtons (1 Newton είναι περίπου 1/4 λίβρα). Η ειδική ώθηση είναι ένας τρόπος περιγραφής της απόδοσης των πυραυλοκινητήρων και μετριέται σε χρόνο (δευτερόλεπτα). Αντιπροσωπεύει την ώθηση (αλλαγή ορμής) ανά μονάδα προωθητικού. Όσο υψηλότερη είναι η ειδική ώθηση, τόσο λιγότερο προωθητικό απαιτείται για να αποκτήσει μια δεδομένη ποσότητα ορμής.
Οι κινητήρες της Dawn έχουν συγκεκριμένη ώθηση 3100 δευτερολέπτων και ώθηση 90 mNewtons. Ένας χημικός πύραυλος σε ένα διαστημικό σκάφος μπορεί να έχει ώθηση έως και 500 Newtons και μια ειδική ώθηση μικρότερη από 1000 δευτερόλεπτα.
Το VASIMR έχει 4 Newtons ώσης (0,9 λίβρες) με συγκεκριμένη ώθηση περίπου 6.000 δευτερολέπτων.
Το VASIMR έχει δύο επιπλέον σημαντικά χαρακτηριστικά που το διακρίνουν από άλλα συστήματα προώθησης πλάσματος. Έχει τη δυνατότητα να μεταβάλλει τις παραμέτρους εξάτμισης (ώθηση και ειδική ώθηση) προκειμένου να ταιριάζει βέλτιστα με τις απαιτήσεις αποστολής. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τον χαμηλότερο χρόνο ταξιδιού με το υψηλότερο ωφέλιμο φορτίο για ένα δεδομένο φορτίο καυσίμου.
Επιπλέον, το VASIMR δεν έχει φυσικά ηλεκτρόδια σε επαφή με το πλάσμα, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του κινητήρα και επιτρέποντας μεγαλύτερη πυκνότητα ισχύος από ό, τι σε άλλα σχέδια.
Για να ταξιδέψετε στον Άρη σε 39 ημέρες, ένας κινητήρας ιόντων VASIMR 10 έως 20 μεγαβάτ θα πρέπει να συνδυαστεί με πυρηνική ισχύ για να μειώσει δραματικά τους χρόνους διακίνησης μεταξύ πλανητών. Όσο μικρότερο είναι το ταξίδι, τόσο λιγότερος χρόνος οι αστροναύτες θα εκτεθούν σε διαστημική ακτινοβολία και ένα περιβάλλον μικροβαρύτητας, και τα δύο είναι σημαντικά εμπόδια για τις αποστολές του Άρη.
Ο κινητήρας θα λειτουργούσε πυροβολώντας συνεχώς κατά τη διάρκεια του πρώτου μισού της πτήσης για επιτάχυνση, και στη συνέχεια στρίβοντας για να αποσυμπιεστεί το διαστημικό σκάφος για το δεύτερο μισό. Επιπλέον, το VASIMR θα μπορούσε να επιτρέψει την άμβλυνση στη Γη, εάν εμφανιστούν προβλήματα κατά τις πρώτες φάσεις της αποστολής, μια ικανότητα που δεν είναι διαθέσιμη στους συμβατικούς κινητήρες.
Το VASIMR θα μπορούσε επίσης να προσαρμοστεί για να χειριστεί τα υψηλά ωφέλιμα φορτία των ρομποτικών αποστολών και να προωθήσει τις αποστολές φορτίου με ένα πολύ μεγάλο κλάσμα μάζας ωφέλιμου φορτίου. Οι χρόνοι ταξιδιού και η μάζα ωφέλιμου φορτίου είναι σημαντικοί περιορισμοί των συμβατικών και πυρηνικών θερμικών πυραύλων λόγω της εγγενώς χαμηλής ειδικής ώθησης τους.
Ο Chang-Diaz εργάζεται για την ανάπτυξη της έννοιας VASIMR από το 1979, προτού ιδρύσει το Ad Astra το 2005 για την περαιτέρω ανάπτυξη του έργου.
Πηγή: PhysOrg
