[/λεζάντα]
Χρησιμοποιώντας παραδοσιακούς χημικούς πυραύλους, α ταξίδι στον Άρη – το ταχύτερο – διαρκεί 6 μήνες. Ωστόσο, ένας νέος πύραυλος που δοκιμάστηκε με επιτυχία την περασμένη εβδομάδα θα μπορούσε ενδεχομένως να μειώσει τον χρόνο ταξιδιού στον Κόκκινο Πλανήτη σε μόλις 39 ημέρες. Η Ad Astra Rocket Company δοκίμασε έναν πύραυλο πλάσματος που ονομάζεται κινητήρας VASIMR VX-200, ο οποίος έτρεχε στα 201 κιλοβάτ σε θάλαμο κενού, περνώντας για πρώτη φορά το όριο των 200 κιλοβάτ. «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 έχει επίσης υπογράψει συμφωνία με τη NASA για τη δοκιμή κινητήρα VASIMR 200 κιλοβάτ στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό το 2013.
Οι δοκιμές στο ISS θα παρείχαν περιοδικές ώθηση στον διαστημικό σταθμό, ο οποίος σταδιακά πέφτει σε υψόμετρο λόγω της ατμοσφαιρικής αντίστασης. Οι ενισχύσεις του ISS παρέχονται επί του παρόντος από διαστημόπλοια με συμβατικούς προωθητές, τα οποία 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 στη NASA ετησίως.
Η δοκιμή την περασμένη εβδομάδα ήταν η πρώτη φορά που ένα μικρής κλίμακας πρωτότυπο του πυραυλοκινητήρα VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) της εταιρείας επιδείχθηκε σε πλήρη ισχύ.
Οι μηχανές πλάσματος ή ιόντων χρησιμοποιούν ραδιοκύματα για να θερμάνουν αέρια όπως υδρογόνο, αργό και νέον, δημιουργώντας καυτό πλάσμα. Τα μαγνητικά πεδία αναγκάζουν το φορτισμένο πλάσμα έξω από το πίσω μέρος του κινητήρα, παράγοντας ώθηση προς την 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 μόνοι τους. Επιπλέον, οι κινητήρες ιόντων λειτουργούν μόνο σε κενό. Αλλά μόλις στο διάστημα, μπορούν να δώσουν μια συνεχή ώθηση για χρόνια, όπως ο άνεμος που σπρώχνει ένα ιστιοφόρο, επιταχύνοντας σταδιακά έως ότου το όχημα κινηθεί πιο γρήγορα από τους χημικούς πύραυλους. Παράγουν μόνο ένα κιλό ώθησης, αλλά στο διάστημα αυτό είναι αρκετό για να μετακινήσετε 2 τόνους φορτίου.
Λόγω της υψηλής ταχύτητας που είναι δυνατή, απαιτείται λιγότερα καύσιμα από ότι στους συμβατικούς κινητήρες.
Επί του παρόντος, το διαστημικό σκάφος Dawn, στο δρόμο του προς τους αστεροειδείς Ceres και Vesta, χρησιμοποιεί πρόωση ιόντων, που θα του επιτρέψει να περιστραφεί γύρω από τη Vesta, στη συνέχεια να φύγει και να κατευθυνθεί προς τη Ceres. Αυτό δεν είναι δυνατό με τους συμβατικούς πυραύλους. Επιπλέον, στο διάστημα οι μηχανές ιόντων έχουν ταχύτητα δέκα φορές μεγαλύτερη από αυτή των χημικών πυραύλων.
Γράφημα ειδικής ώθησης και ώθησης. Πίστωση: NASA
Η ώθηση του πυραύλου μετριέται σε Newton (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 της ορμής) ανά μονάδα προωθητικού. Όσο υψηλότερη είναι η συγκεκριμένη ώθηση, τόσο λιγότερο προωθητικό χρειάζεται για να αποκτήσει μια δεδομένη ποσότητα ορμής.
Οι κινητήρες του Dawn έχουν ειδική ώθηση 3100 δευτερολέπτων και ώθηση 90 mNewton. Ένας χημικός πύραυλος σε ένα διαστημόπλοιο μπορεί να έχει ώθηση έως και 500 Newton και ειδική ώθηση μικρότερη από 1000 δευτερόλεπτα.
Το VASIMR έχει ώθηση 4 Newton (0,9 λίβρες) με ειδική ώθηση περίπου 6.000 δευτερολέπτων.
Το VASIMR έχει δύο επιπλέον σημαντικά χαρακτηριστικά που το διακρίνουν από άλλα συστήματα πρόωσης πλάσματος. Έχει τη δυνατότητα να μεταβάλλει τις παραμέτρους των καυσαερίων (ώση και ειδική ώθηση) προκειμένου να ταιριάζει βέλτιστα στις απαιτήσεις της 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 πραγματοποιήσετε ένα ταξίδι στον Άρη σε 39 ημέρες, ένας κινητήρας ιόντων VASIMR ισχύος 10 έως 20 μεγαβάτ θα πρέπει να συνδυαστεί με πυρηνική ενέργεια για να συντομεύσει δραματικά τους χρόνους διέλευσης του ανθρώπου μεταξύ των πλανητών. Όσο πιο σύντομο είναι το ταξίδι, τόσο λιγότερο χρόνο θα εκτίθενται οι αστροναύτες σε διαστημική ακτινοβολία και σε περιβάλλον μικροβαρύτητας, τα οποία και τα δύο αποτελούν σημαντικά εμπόδια για τις αποστολές στον Άρη.
VASIMR. Πίστωση: Ad Astra
Ο κινητήρας θα λειτουργούσε πυροβολώντας συνεχώς κατά τη διάρκεια του πρώτου μισού της πτήσης για να επιταχύνει, στη συνέχεια περιστρέφοντας για να αποεπιταχύνει το διαστημόπλοιο για το δεύτερο μισό. Επιπλέον, το VASIMR θα μπορούσε να επιτρέψει μια αποβολή στη Γη, εάν εμφανίζονταν 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 χειρίζεται τα μεγάλα ωφέλιμα φορτία ρομποτικών αποστολών και να προωθεί αποστολές φορτίου με 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 ώθησής τους.
Ο Chang-Diaz εργάζεται για την ανάπτυξη της ιδέας VASIMR από το 1979, πριν ιδρύσει την Ad Astra το 2005 για να αναπτύξει περαιτέρω το έργο.
Πηγή: PhysOrg