באמצעות טילים כימיים מסורתיים, טיול למאדים - במהירות המהירה ביותר - נמשך 6 חודשים. חברת הרקטות Ad Astra בחנה רקטת פלזמה שנקראה VASIMR VX-200, שנסעה במהירות של 201 קילוואט בתא ואקום, והעבירה לראשונה את סימן 200 הקילו-וואט. "זו רקטת הפלזמה החזקה בעולם כרגע", אומר פרנקלין צ'אנג-דיאז, לשעבר אסטרונאוט של נאס"א ומנכ"ל Ad Astra. החברה גם חתמה על הסכם עם נאס"א לבדיקת מנוע VASIMR של 200 קילוואט בתחנת החלל הבינלאומית בשנת 2013.
הבדיקות ב- ISS יספקו חיזוקים תקופתיים לתחנת החלל, אשר יורדת בהדרגה בגובה בגלל גרר אטמוספרי. תגבורת ISS ניתנת כיום על ידי חלליות עם דוחפים קונבנציונליים, הצורכים כ -7.5 טון של דחף לשנה. על ידי קיצוץ כמות זו ל -0.3 טון, צ'אנג-דיאז מעריך כי VASIMR יכול לחסוך לנאס"א מיליוני דולרים בשנה.
הבדיקה בשבוע שעבר הייתה הפעם הראשונה שמוצג אב טיפוס בקנה מידה קטן של מנוע הרקטות VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) של החברה במלוא העוצמה.
מנועי פלזמה או יון משתמשים בגלי רדיו כדי לחמם גזים כמו מימן, ארגון וניאון ויוצרים פלזמה חמה. שדות מגנטיים מכריחים את הפלזמה הטעונה אל מחוץ למנוע, ומייצרים דחף בכיוון ההפוך.
הם מספקים הרבה פחות דחף ברגע נתון מאשר טילים כימיים, מה שאומר שהם לא יכולים להשתחרר מכוח המשיכה של כדור הארץ בכוחות עצמם. בנוסף, מנועי יון עובדים רק בוואקום. אבל ברגע שהם בחלל הם יכולים לתת דחיפה רציפה במשך שנים, כמו רוח הדוחפת סירת מפרש, להאיץ בהדרגה עד שהרכב נע מהר יותר מרקטות כימיות. הם מייצרים רק קילוגרם של דחיפה, אבל בחלל זה מספיק כדי להזיז 2 טון מטען.
בגלל המהירות הגבוהה האפשרית, נדרש פחות דלק מאשר במנועים קונבנציונליים.
נכון לעכשיו, חללית השחר, בדרכה לאסטרואידים קרס ווסטה, משתמשת בהנעת יונים, מה שיאפשר לה להקיף את וסטה, ואז לצאת ולפנות לסרס. זה לא אפשרי ברקטות רגילות. בנוסף, במנועי יון חלל מהירות פי עשרה ממה של רקטות כימיות.
דחף הרקטה נמדד בניוטון (ניוטון 1 הוא בערך 1/4 פאונד). דחף ספציפי הוא דרך לתאר את היעילות של מנועי הטילים, ונמדד בזמן (שניות). הוא מייצג את הדחף (שינוי המומנטום) ליחידת הנעה. ככל שהדחף הספציפי גבוה יותר, נדרש פחות דחף בכדי להשיג תאוצה מסוימת.
מנועי שחר הם בעלי דחף ספציפי של 3100 שניות ודחף של 90 mNewtons. רקטה כימית על חללית עשויה להיות דחף של עד 500 ניוטון, ודחף ספציפי של פחות מ- 1000 שניות.
ל- VASIMR 4 דחיפת ניוטון (0.9 פאונד) עם דחף ספציפי של כ 6,000 שניות.
ל- VASIMR שתי תכונות חשובות נוספות המבדילות אותו ממערכות הנעה פלזמיות אחרות. יש לו את היכולת לשנות את פרמטרי הפליטה (דחף ודחף ספציפי) על מנת להתאים באופן אופטימלי לדרישות המשימה. התוצאה היא זמן הנסיעה הנמוך ביותר עם העומס הגדול ביותר עבור עומס דלק נתון.
בנוסף, ל- VASIMR אין אלקטרודות פיזיות במגע עם הפלזמה, מה שמאריך את חיי המנוע ומאפשר צפיפות הספק גבוהה יותר מאשר בעיצובים אחרים.
כדי לצאת לטיול במאדים תוך 39 יום, צריך לחבר מנוע VASIMR של 10- עד 20 מגה-וואט יון יחד עם כוח גרעיני כדי לקצר באופן דרמטי את זמני המעבר האנושי בין כוכבי הלכת. ככל שהנסיעה קצרה יותר, פחות זמן האסטרונאוטים ייחשפו לקרינה בחלל, וסביבת מיקרו-גרבייט, שניהם מהווים מכשולים משמעותיים למשימות מאדים.
המנוע יעבוד על ידי ירי ברציפות במהלך המחצית הראשונה של הטיסה כדי להאיץ, ואז יפנה לזרז את החללית במחצית השנייה. בנוסף, VASIMR יכול להתיר הפלה לכדור הארץ אם יתפתחו בעיות בשלב המוקדם של המשימה, יכולת שאינה זמינה למנועים המקובלים.
ניתן גם להתאים את VASIMR לטפל בעומסי המשא הגבוהים של המשימות הרובוטיות, ולהניע משימות מטען עם שבר מסת עומס גדול מאוד. זמני נסיעה ומסת עומס הם מגבלות מרכזיות של רקטות תרמיות קונבנציונאליות וגרעיניות בגלל הדחף הספציפי הנמוך שלהן.
צ'אנג-דיאז עמל על פיתוח תפיסת VASIMR מאז 1979, לפני שהקים את אד אסטרה בשנת 2005 להמשך פיתוח הפרויקט.
מקור: PhysOrg
