Podróże na marsa w 39 dniPrzy wykorzystaniu tradycyjnych rakiet chemicznych podróż na marsa trwa
przynajmniej 6 miesięcy. Ale dzięki nowy rakietom, które przeszły pomyślne testy,
podróż ta może się skrócić do tylko 39 dni. Astra Rocket Company przetestowała
rakiety plazmowe VASIMR VX-200, które pracowały przy użyciu 200 kilowatów w
komorze próżniowej. (...?) "W tym momencie są to najpotężniejsze rakiety plazmowe
na świecie" - twierdzi Franklin Chang-Diaz, były astronauta NASA oraz dyrektor
generalny Ad Astra. Spółka podpisała kontrakt z NASA na testowanie 200
kilowatowych rakiet VASIMR na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) w 2013.
Testy na ISS uwzględnią okresowe przyspieszenia stacji kosmicznej, która zwalnia
na skutek oporów atmosferycznych. Za przyspieszenia stacji kosmicznej odpowiadają
w tym momencie statki kosmiczne z konwencjonalnymi silnikami odrzutowymi, które
zużywają około 7.5 tony paliw rocznie. Obniżając tę ilość do 0.3 tony, Chang-Diaz
szacuje, że VASIMIR NASA może zaoszczędzić miliony dolarów rocznie.
Zeszłotygodniowe testy były pierwszymi, które małe (small-scale) prototypy rakiet
VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket, Silnik plazmowy o
zmiennym impulsie właściwym) wykorzystały "na pełnej mocy".
Silniki jonowe używają fal radiowych do podgrzewania gazów takich jak wodór,
argon oraz neon tworząc gorącą plasmę. Siła pola magnetycznego "wypycha"
naładowaną plasmę do tyłu silnika, wytwarzając ciąg w kierunku przeciwnym.
Rakiety te [VASIMIR] mają znacznie mniejszy ciąg niż tradycyjne rakiety
chemiczne, co oznacza, że nie mogą pokonać ziemskiej siły grawitacji na własną
rękę. Dodatkowo, silniki jonowe pracują tylko w próżni. Ale kiedy są w próżni
pokazują swoją moc. Mogą pracować przez lata, tak jak wiatr popychający żaglówkę,
przyspieszając stopniowo, w rezultacie osiągając prędkość większą niż
konwencjonalne rakiety. Wytwarzają ciąg rzędu 4 Newtonów, ale w kosmosie
wystarcza to im, aby radzić sobie z 2 tonami ładunku.
Wysoka prędkość tych rakiet umożliwia spalanie znacznie mniejszej ilości paliwa
niż jest to wymagane w tradycyjnych rakietach.
Obecnie sonda Dawn, w czasie podróży w kierunku asteroid 'Ceres' i 'Vesta', używa
napędu jonowego, który pozwali jej okrążyć Vestę, aby następnie udać się w
kierunku Ceresa. Nie było by to możliwe przy użyciu konwencjonalnych rakiet.
Dodatkowo, w kosmosie, rakiety jonowe uzyskują prędkość 10 razy większą niż
tradycyjne rakiety chemiczne.
Siła ciągu rakiet mierzona jest w Newtonach. Impuls właściwy służy do mierzenia
wydajności silników rakietowych i jest mierzony w czasie (w sekundach).
Reprezentuje impuls (zmianę pędu) na jednostkę paliwa. Im wyższy impuls właściwy,
tym mniej potrzeba paliwa, aby uzyskać określony pęd.
Silnika Dawna mają impuls właściwy wynoszący 3100 sekund a ich siłą ciągu wynosi
90 mN. Rakiety chemiczne mogą osiągnąć do 500 N a ich impuls
właściwy jest mniejszy niż 1000 sekund. Rakiety VASIMR przy 4 Newtonach mają
impuls właściwy około 6000 sekund.
Rakiety VASIMR mają dwie dodatkowe ważne cechy, które odróżniają je od
pozostałych plazmowych systemów napędowych. Mają one możliwość różnicowania
parametrów (ciągu oraz impulsu właściwego) aby optymalnie dostosować się do
wymogów misji. W rezultacie prowadzi to do najkrótszego czasu podróży o
najwyższym ładunku dla danego ładunku paliwa.
Dodatkowo, VASIMR cechuje brak jakiejkolwiek fizycznej elektrody, która miałaby
kontakt z plazmą, przedłużają w ten sposób żywotność silnika i umożliwia większą
gęstość energii niż w innych konstrukcjach.
Aby można było polecieć na marsa w 39 dni należy wykorzystać połączenie 10-20
megawatowych silników jonowych VASIMR z energią atomową. W rezultacie znacznie
skróciłby się czas podróży pomiędzy planetami. Im krótsza podróż, tym astronauci
mniej byliby narażeni na promieniowanie kosmiczne oraz stany nieważkości. Oba te
czynniki są poważnymi przeszkodami w przypadku misji na marsa.
Silnik będzie pracował nieprzerwanie podczas pierwszej połowy lotu przyspieszać, następnie zaczną zwalniać w czasie drugiej połowy. Dodatkowo VASIMR pozwala na powrót na Ziemię, na skutek problemów w poczatkowej fazie lotu. Tej zdolności nie posiadają tradycyjne silniki.
VASIMR może być również dostosowany do obsługi misji związanych z transportem robotów o dużej masie, a także wtedy kiedy część ładunku masowego jest bardzo duża. Czas podróży i masy ładunku śa poważnymi ograniczeniami tradycyjnych i nuklearnych rakiet ze względu na ich niskie impulsy właściwe.
Chang-Diaz pracował nad opracowaniem koncepcji VASIMR od 1979 roku a w 2005 założył Ad Astra aby kontynuować pracę nad projektem.