Використовуючи традиційні хімічні ракети, поїздка на Марс - якнайшвидше - триває 6 місяців. Ракетна компанія Ad Astra випробувала плазмову ракету під назвою двигун VASIMR VX-200, який пробігав у вакуумній камері зі швидкістю 201 кіловат, вперше пройшовши позначку в 200 кіловат. "Зараз це найпотужніша плазмена ракета в світі", - говорить Франклін Чанг-Діас, колишній космонавт NASA і генеральний директор Ad Astra. Компанія також підписала угоду з NASA про тестування двигуна VASIMR потужністю 200 кіловат на Міжнародній космічній станції в 2013 році.
Випробування на МКС забезпечили б періодичні прискорення космічної станції, яка поступово зменшується у висоту через атмосферного опору. Підвищення рівня МКС в даний час забезпечується космічними апаратами зі звичайними дроселями, які споживають близько 7,5 тонн палива на рік. Скоротивши цю суму до 0,3 тонни, Чанг-Діаз підрахував, що VASIMR може заощадити NASA мільйони доларів на рік.
На минулому тижні це випробування було вперше продемонстровано на повній потужності маломасштабний прототип ракетного двигуна VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket).
Плазмові або іонні двигуни використовують радіохвилі для нагрівання газів, таких як водень, аргон та неон, створюючи гарячу плазму. Магнітні поля витісняють заряджену плазму із задньої частини двигуна, створюючи тягу у зворотному напрямку.
Вони забезпечують набагато меншу тягу в даний момент, ніж хімічні ракети, це означає, що вони не можуть вирватися з сили тяжіння Землі самостійно. Крім того, іонні двигуни працюють лише у вакуумі. Але опинившись у космосі, вони можуть давати постійний поштовх роками, як вітер, що штовхає вітрильник, поступово прискорюючись, поки транспортний засіб рухається швидше, ніж хімічні ракети. Вони виробляють лише фунт тяги, але в просторі, якого вистачить для переміщення 2 тонн вантажу.
Завдяки великій швидкості, яка можлива, потрібно менше палива, ніж у звичайних двигунах.
В даний час космічний корабель "Світанок" на шляху до астероїдів Церера і Веста використовує іонне рушій, що дозволить йому здійснити орбіту Вести, а потім виїхати і відправитися до Церери. З звичайними ракетами це неможливо. Крім того, у космічних іонних двигунах швидкість у десять разів перевищує швидкість хімічних ракет.
Тяга ракети вимірюється в ньютонах (1 Ньютон - це приблизно 1/4 фунта). Конкретний імпульс - це спосіб описати ефективність ракетних двигунів і вимірюється часом (секундами). Він являє собою імпульс (зміна імпульсу) на одиницю палива. Чим більший питомий імпульс, тим менше палива потрібно для отримання заданої кількості імпульсу.
Двигуни світанку мають специфічний імпульс 3100 секунд і тягу 90 м. Ньютон. Хімічна ракета на космічному кораблі могла мати поштовх до 500 ньютонів і певний імпульс менше 1000 секунд.
VASIMR має 4 ньютонів тяги (0,9 фунта) з конкретним імпульсом близько 6000 секунд.
VASIMR має дві додаткові важливі особливості, які відрізняють його від інших плазмових силових установок. Він має можливість змінювати параметри вихлопу (тяга та конкретний імпульс), щоб оптимально відповідати вимогам місії. Це призводить до найменшого часу поїздки з найвищим корисним навантаженням для даного навантаження на пальне.
Крім того, VASIMR не має фізичних електродів, що контактують з плазмою, що подовжує термін експлуатації двигуна і забезпечує більш високу щільність потужності, ніж в інших конструкціях.
Щоб здійснити поїздку на Марс за 39 днів, потрібно іоновий двигун VASIMR від 10 до 20 мегават повинен бути поєднаний з ядерною енергією, щоб різко скоротити час транзиту людини між планетами. Чим коротша поїздка, тим менше часу космонавти піддаватимуться космічному випромінюванню та мікрогравітаційному середовищу, що є обома значними перешкодами для місій на Марсі.
Двигун працював би, стріляючи безперервно протягом першої половини польоту, щоб прискорити, потім перетворившись на вимкнення космічного корабля протягом другої половини. Крім того, VASIMR може дозволити аборт на Землю, якщо проблеми, що виникли на ранніх етапах місії, здатність не доступна для звичайних двигунів.
VASIMR також може бути пристосований для управління великими навантаженнями робототехнічних місій та рухомих вантажних місій з дуже великою масовою часткою корисного навантаження. Час поїздки та маса корисної навантаження є основними обмеженнями звичайних та ядерних теплових ракет із-за властивого їм низького питомого імпульсу.
Чанг-Діаз працював над розробкою концепції VASIMR з 1979 року, перед тим як створити Ad Astra в 2005 році для подальшого розвитку проекту.
Джерело: PhysOrg
