Ved å bruke tradisjonelle kjemiske raketter varer en tur til Mars - raskest - seks måneder. Ad Astra Rocket Company testet en plasma-rakett kalt VASIMR VX-200-motoren, som gikk med 201 kilowatt i et vakuumkammer, og passerte 200-kilowattmerket for første gang. "Det er den kraftigste plasma-raketten i verden akkurat nå," sier Franklin Chang-Diaz, tidligere NASA-astronaut og administrerende direktør i Ad Astra. Selskapet har også signert en avtale med NASA om å teste en 200 kilowatt VASIMR-motor på den internasjonale romstasjonen i 2013.
Testene på ISS ville gi periodiske økninger til romstasjonen, som gradvis synker i høyden på grunn av atmosfærisk drag. ISS-forsterkninger er for tiden levert av romfartøy med konvensjonelle thrustere, som bruker omtrent 7,5 tonn drivmiddel per år. Ved å kutte dette beløpet til 0,3 tonn, anslår Chang-Diaz at VASIMR kan spare NASA millioner av dollar per år.
Testen forrige uke var første gang det ble demonstrert en liten prototype av selskapets VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) rakettmotor med full kraft.
Plasma- eller ionemotorer bruker radiobølger for å varme opp gasser som hydrogen, argon og neon, og skaper varmt plasma. Magnetfelt tvinger det ladede plasmaet ut bak på motoren, og produserer skyvekraft i motsatt retning.
De gir mye mindre skyvekraft i et gitt øyeblikk enn kjemiske raketter, noe som betyr at de ikke kan slippe løs fra jordens tyngdekraft på egen hånd. I tillegg fungerer ionemotorer bare i vakuum. Men når de først er i verdensrommet, kan de gi et kontinuerlig dytt i mange år, som vind som skyver en seilbåt og akselererer gradvis til kjøretøyet beveger seg raskere enn kjemiske raketter. De produserer bare et halvt kilo skyvekraft, men i verdensrommet er det nok til å flytte 2 tonn last.
På grunn av den høye hastigheten som er mulig, kreves det mindre drivstoff enn i konvensjonelle motorer.
For øyeblikket bruker romfartøyet Dawn, på vei til asteroidene Ceres og Vesta, ionepropulsjon, som vil gjøre det mulig for å gå i bane rundt Vesta, for så å forlate og dra til Ceres. Dette er ikke mulig med konvensjonelle raketter. I tillegg har ion-motorer en hastighet ti ganger så stor som kjemiske raketter.
Rakettkraft måles i Newtons (1 Newton er omtrent 1/4 pund). Spesifikk impuls er en måte å beskrive effektiviteten til rakettmotorer, og måles i tid (sekunder). Det representerer impulsen (endring i momentum) per drivmiddel. Jo høyere spesifikk impuls, desto mindre drivmiddel er nødvendig for å få en gitt mengde fart.
Dawns motorer har en spesifikk impuls på 3100 sekunder og en kraft på 90 mNewtons. En kjemisk rakett på et romfartøy kan ha en skyvekraft på opptil 500 Newton, og en spesifikk impuls på mindre enn 1000 sekunder.
VASIMR har 4 Newtons skyvekraft (0,9 pund) med en spesifikk impuls på omtrent 6000 sekunder.
VASIMR har to andre viktige funksjoner som skiller den fra andre plasma fremdriftssystemer. Den har muligheten til å variere eksosparametrene (skyvekraft og spesifikk impuls) for å samsvare med oppdragskravene optimalt. Dette resulterer i laveste reisetid med høyest nyttelast for en gitt drivstoffbelastning.
I tillegg har VASIMR ingen fysiske elektroder i kontakt med plasmaet, noe som forlenger motorens levetid og muliggjør en høyere effekttetthet enn i andre design.
For å ta en tur til Mars om 39 dager, må en 10- til 20 megawatt VASIMR-motor-ion-motor kobles med kjernekraft for å dramatisk forkorte menneskets transittider mellom planetene. Jo kortere turen, desto mindre tid vil astronauter bli utsatt for romstråling og et mikrogravitasjonsmiljø, som begge er betydelige hindringer for Mars-oppdragene.
Motoren ville fungere ved å skyte kontinuerlig i løpet av første halvdel av flyreisen for å akselerere, for så å snu for å deaktivere romfartøyet for andre halvdel. I tillegg kan VASIMR tillate abort til jorden hvis problemer utviklet seg i de tidlige fasene av oppdraget, en mulighet som ikke er tilgjengelig for konvensjonelle motorer.
VASIMR kan også tilpasses for å håndtere de høye nyttelastene til robotoppdrag, og fremdrive lastoppdrag med en veldig stor nyttelastmassefraksjon. Reisetider og nyttelastmasse er viktige begrensninger for konvensjonelle og kjernefysiske termiske raketter på grunn av deres iboende lave spesifikke impuls.
Chang-Diaz har jobbet med utviklingen av VASIMR-konseptet siden 1979, før han grunnla Ad Astra i 2005 for å videreutvikle prosjektet.
Kilde: PhysOrg
