Използвайки традиционните химически ракети, пътуването до Марс - най-бързо - продължава 6 месеца. Компанията Ad Astra Rocket тества плазмена ракета, наречена двигател VASIMR VX-200, която се движи със 201 киловата във вакуумна камера, преминавайки маркировката на 200 киловата за първи път. „Това е най-мощната плазмена ракета в света в момента“, казва Франклин Чанг-Диас, бивш астронавт на НАСА и изпълнителен директор на Ad Astra. Компанията също така е подписала споразумение с НАСА за тестване на 200-киловат VASIMR двигател на Международната космическа станция през 2013 г.
Тестовете на МКС биха осигурили периодични усилвания на космическата станция, която постепенно намалява надморската височина поради атмосферното съпротивление. Ускоренията на МКС в момента се осигуряват от космически кораби с конвенционални дросели, които консумират около 7,5 тона гориво годишно. Чрез намаляване на това количество до 0,3 тона, Chang-Diaz изчислява, че VASIMR може да спести милиони долари на НАСА годишно.
Тестът миналата седмица беше първият път, когато малък мащабен прототип на ракетния двигател VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) е демонстриран с пълна мощност.
Плазмените или йонните двигатели използват радиовълни за загряване на газове като водород, аргон и неон, създавайки гореща плазма. Магнитните полета изтласкват заредената плазма от задната страна на двигателя, създавайки тяга в обратна посока.
Те осигуряват много по-малка тяга в даден момент, отколкото химическите ракети, което означава, че не могат да се освободят от земната гравитация сами. Плюс това, йонните двигатели работят само във вакуум. Но веднъж в космоса те могат да дават непрекъснат натиск с години, като вятър, който бута платноходка, като се ускорява постепенно, докато превозното средство се движи по-бързо от химическите ракети. Те произвеждат само килограм тяга, но в пространството, което е достатъчно за преместване на 2 тона товари.
Поради високата скорост, която е възможна, се изисква по-малко гориво, отколкото в конвенционалните двигатели.
В момента космическият кораб „Зората“, на път към астероидите Церера и Веста, използва йонно задвижване, което ще му позволи да орбитира Веста, след което да излезе и да се отправи към Церера. Това не е възможно с конвенционалните ракети. Освен това двигателите в космическите йони имат скорост десет пъти по-голяма от тази на химическите ракети.
Тягата на ракетата се измерва в Нютони (1 Нютон е около 1/4 фунта). Специфичният импулс е начин да се опише ефективността на ракетните двигатели и се измерва във времето (секунди). Той представлява импулса (промяна в инерцията) на единица гориво. Колкото по-висок е специфичният импулс, толкова по-малко задвижващо вещество е необходимо за получаване на дадено количество инерция.
Двигателите на зората имат специфичен импулс от 3100 секунди и тяга от 90 mNewtons. Химическа ракета на космически кораб може да има тяга до 500 нютона и специфичен импулс по-малко от 1000 секунди.
VASIMR има 4 нютона на тяга (0,9 паунда) със специфичен импулс от около 6000 секунди.
VASIMR има две допълнителни важни характеристики, които го отличават от другите плазмени задвижващи системи. Той има възможността да променя параметрите на отработените газове (тяга и специфичен импулс), за да може оптимално да отговаря на изискванията на мисията. Това води до най-ниското време на пътуване с най-висок полезен товар за даден горивен товар.
В допълнение, VASIMR няма физически електроди в контакт с плазмата, удължава живота на двигателя и позволява по-голяма плътност на мощността, отколкото в други конструкции.
За да направите пътуване до Марс за 39 дни, трябва да се свърже 10- до 20-мегаваттен VASIMR двигател с йонни двигатели, който да бъде съчетан с ядрена енергия за драстично съкращаване на времето за човешки транзит между планетите. Колкото по-кратко е пътуването, толкова по-малко време астронавтите биха били изложени на космическа радиация и среда на микрогравитация, и двете са значителни препятствия за мисиите на Марс.
Двигателят би работил, като стреля непрекъснато през първата половина на полета, за да се ускори, след което се обръща за дезактивиране на космическия кораб за втората половина. В допълнение, VASIMR би могъл да разреши прекъсване на Земята, ако проблеми, разработени по време на ранните фази на мисията, възможност, която не е достъпна за конвенционалните двигатели.
VASIMR може също да бъде адаптиран за справяне с високите полезни натоварвания на роботизирани мисии и задвижване на товарни мисии с много голяма масова част от полезния товар. Времето на пътуване и масата на полезния товар са основни ограничения на конвенционалните и ядрените термични ракети поради присъщия им нисък специфичен импулс.
Chang-Diaz работи върху разработването на концепцията VASIMR от 1979 г., преди да създаде Ad Astra през 2005 г., за да доразвие проекта.
Източник: PhysOrg
