Podró¿e na marsa w 39 dniPrzy wykorzystaniu tradycyjnych rakiet chemicznych podró¿ na marsa trwa
przynajmniej 6 miesiêcy. Ale dziêki nowy rakietom, które przesz³y pomy¶lne testy,
podró¿ ta mo¿e siê skróciæ do tylko 39 dni. Astra Rocket Company przetestowa³a
rakiety plazmowe VASIMR VX-200, które pracowa³y przy u¿yciu 200 kilowatów w
komorze pró¿niowej. (...?) "W tym momencie s± to najpotê¿niejsze rakiety plazmowe
na ¶wiecie" - twierdzi Franklin Chang-Diaz, by³y astronauta NASA oraz dyrektor
generalny Ad Astra. Spó³ka podpisa³a kontrakt z NASA na testowanie 200
kilowatowych rakiet VASIMR na Miêdzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) w 2013.
Testy na ISS uwzglêdni± okresowe przyspieszenia stacji kosmicznej, która zwalnia
na skutek oporów atmosferycznych. Za przyspieszenia stacji kosmicznej odpowiadaj±
w tym momencie statki kosmiczne z konwencjonalnymi silnikami odrzutowymi, które
zu¿ywaj± oko³o 7.5 tony paliw rocznie. Obni¿aj±c tê ilo¶æ do 0.3 tony, Chang-Diaz
szacuje, ¿e VASIMIR NASA mo¿e zaoszczêdziæ miliony dolarów rocznie.
Zesz³otygodniowe testy by³y pierwszymi, które ma³e (small-scale) prototypy rakiet
VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket, Silnik plazmowy o
zmiennym impulsie w³a¶ciwym) wykorzysta³y "na pe³nej mocy".
Silniki jonowe u¿ywaj± fal radiowych do podgrzewania gazów takich jak wodór,
argon oraz neon tworz±c gor±c± plasmê. Si³a pola magnetycznego "wypycha"
na³adowan± plasmê do ty³u silnika, wytwarzaj±c ci±g w kierunku przeciwnym.
Rakiety te [VASIMIR] maj± znacznie mniejszy ci±g ni¿ tradycyjne rakiety
chemiczne, co oznacza, ¿e nie mog± pokonaæ ziemskiej si³y grawitacji na w³asn±
rêkê. Dodatkowo, silniki jonowe pracuj± tylko w pró¿ni. Ale kiedy s± w pró¿ni
pokazuj± swoj± moc. Mog± pracowaæ przez lata, tak jak wiatr popychaj±cy ¿aglówkê,
przyspieszaj±c stopniowo, w rezultacie osi±gaj±c prêdko¶æ wiêksz± ni¿
konwencjonalne rakiety. Wytwarzaj± ci±g rzêdu 4 Newtonów, ale w kosmosie
wystarcza to im, aby radziæ sobie z 2 tonami ³adunku.
Wysoka prêdko¶æ tych rakiet umo¿liwia spalanie znacznie mniejszej ilo¶ci paliwa
ni¿ jest to wymagane w tradycyjnych rakietach.
Obecnie sonda Dawn, w czasie podró¿y w kierunku asteroid 'Ceres' i 'Vesta', u¿ywa
napêdu jonowego, który pozwali jej okr±¿yæ Vestê, aby nastêpnie udaæ siê w
kierunku Ceresa. Nie by³o by to mo¿liwe przy u¿yciu konwencjonalnych rakiet.
Dodatkowo, w kosmosie, rakiety jonowe uzyskuj± prêdko¶æ 10 razy wiêksz± ni¿
tradycyjne rakiety chemiczne.
Si³a ci±gu rakiet mierzona jest w Newtonach. Impuls w³a¶ciwy s³u¿y do mierzenia
wydajno¶ci silników rakietowych i jest mierzony w czasie (w sekundach).
Reprezentuje impuls (zmianê pêdu) na jednostkê paliwa. Im wy¿szy impuls w³a¶ciwy,
tym mniej potrzeba paliwa, aby uzyskaæ okre¶lony pêd.
Silnika Dawna maj± impuls w³a¶ciwy wynosz±cy 3100 sekund a ich si³± ci±gu wynosi
90 mN. Rakiety chemiczne mog± osi±gn±æ do 500 N a ich impuls
w³a¶ciwy jest mniejszy ni¿ 1000 sekund. Rakiety VASIMR przy 4 Newtonach maj±
impuls w³a¶ciwy oko³o 6000 sekund.
Rakiety VASIMR maj± dwie dodatkowe wa¿ne cechy, które odró¿niaj± je od
pozosta³ych plazmowych systemów napêdowych. Maj± one mo¿liwo¶æ ró¿nicowania
parametrów (ci±gu oraz impulsu w³a¶ciwego) aby optymalnie dostosowaæ siê do
wymogów misji. W rezultacie prowadzi to do najkrótszego czasu podró¿y o
najwy¿szym ³adunku dla danego ³adunku paliwa.
Dodatkowo, VASIMR cechuje brak jakiejkolwiek fizycznej elektrody, która mia³aby
kontakt z plazm±, przed³u¿aj± w ten sposób ¿ywotno¶æ silnika i umo¿liwia wiêksz±
gêsto¶æ energii ni¿ w innych konstrukcjach.
Aby mo¿na by³o polecieæ na marsa w 39 dni nale¿y wykorzystaæ po³±czenie 10-20
megawatowych silników jonowych VASIMR z energi± atomow±. W rezultacie znacznie
skróci³by siê czas podró¿y pomiêdzy planetami. Im krótsza podró¿, tym astronauci
mniej byliby nara¿eni na promieniowanie kosmiczne oraz stany niewa¿ko¶ci. Oba te
czynniki s± powa¿nymi przeszkodami w przypadku misji na marsa.
Silnik bêdzie pracowa³ nieprzerwanie podczas pierwszej po³owy lotu przyspieszaæ, nastêpnie zaczn± zwalniaæ w czasie drugiej po³owy. Dodatkowo VASIMR pozwala na powrót na Ziemiê, na skutek problemów w poczatkowej fazie lotu. Tej zdolno¶ci nie posiadaj± tradycyjne silniki.
VASIMR mo¿e byæ równie¿ dostosowany do obs³ugi misji zwi±zanych z transportem robotów o du¿ej masie, a tak¿e wtedy kiedy czê¶æ ³adunku masowego jest bardzo du¿a. Czas podró¿y i masy ³adunku ¶a powa¿nymi ograniczeniami tradycyjnych i nuklearnych rakiet ze wzglêdu na ich niskie impulsy w³a¶ciwe.
Chang-Diaz pracowa³ nad opracowaniem koncepcji VASIMR od 1979 roku a w 2005 za³o¿y³ Ad Astra aby kontynuowaæ pracê nad projektem.