Med traditionella kemiska raketer varar en resa till Mars - snabbast - 6 månader. Ad Astra Rocket Company testade en plasmaketet, kallad VASIMR VX-200-motor, som körde på 201 kilowatt i en vakuumkammare och passerade 200 kilowatt-märket för första gången. "Det är den mest kraftfulla plasma raket i världen just nu", säger Franklin Chang-Diaz, före detta NASA-astronaut och VD för Ad Astra. Företaget har också tecknat ett avtal med NASA om att testa en 200 kilowatt VASIMR-motor på International Space Station 2013.
Testerna på ISS skulle ge rymdstationen periodiska ökningar, som gradvis sjunker i höjd på grund av atmosfäriskt drag. ISS-förstärkningar tillhandahålls för närvarande av rymdskepp med konventionella thrusterar, som konsumerar cirka 7,5 ton drivmedel per år. Genom att minska detta belopp till 0,3 ton uppskattar Chang-Diaz att VASIMR kan spara NASA miljoner dollar per år.
Testet förra veckan var första gången som en småskalig prototyp av företagets VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) demonstrerades med full effekt.
Plasma- eller jonmotorer använder radiovågor för att värma gaser som väte, argon och neon, vilket skapar varm plasma. Magnetfält tvingar den laddade plasman ut ur motorns baksida, vilket ger tryck i motsatt riktning.
De tillhandahåller mycket mindre drivkraft vid en given stund än kemiska raketer, vilket innebär att de inte kan bryta sig loss från jordens allvar på egen hand. Dessutom fungerar jonmotorer bara i vakuum. Men en gång i rymden kan de ge ett kontinuerligt tryck i flera år, som vind som driver en segelbåt och accelererar gradvis tills fordonet rör sig snabbare än kemiska raketer. De producerar bara ett kilo drivkraft, men i rymden räcker det för att flytta 2 ton last.
På grund av den höga hastigheten som är möjlig krävs mindre bränsle än i konventionella motorer.
För närvarande använder rymdskeppet Dawn, på väg till asteroiderna Ceres och Vesta, jonframdrivning, vilket gör det möjligt att kretsa runt Vesta, sedan gå till Ceres. Detta är inte möjligt med konventionella raketer. Dessutom har jonmotorer i rymden tio gånger högre än kemiska raketer.
Raketkraft mäts i Newton (1 Newton är cirka 1/4 pund). Specifik impuls är ett sätt att beskriva raketmotorernas effektivitet och mäts i tid (sekunder). Det representerar impulsen (förändring i fart) per drivmedel. Ju högre den specifika impulsen är, desto mindre drivmedel behövs för att få ett visst momentum.
Dawns motorer har en specifik impuls på 3100 sekunder och ett tryckkraft på 90 mNewtons. En kemisk raket på ett rymdskepp kan ha ett tryckkraft på upp till 500 Newton och en specifik impuls på mindre än 1000 sekunder.
VASIMR har 4 Newtons drivkraft (0,9 pund) med en specifik impuls på cirka 6 000 sekunder.
VASIMR har ytterligare två viktiga funktioner som skiljer den från andra plasmadrivningssystem. Den har förmågan att variera avgasparametrarna (drivkraft och specifik impuls) för att matcha uppdragets krav optimalt. Detta resulterar i den lägsta tripptiden med den högsta nyttolasten för en given bränslebelastning.
Dessutom har VASIMR inga fysiska elektroder i kontakt med plasma, vilket förlänger motorns livslängd och möjliggör en högre effektdensitet än i andra konstruktioner.
För att göra en resa till Mars på 39 dagar, måste en 10- till 20-megawatt VASIMR-jonmotor kopplas till kärnkraft för att dramatiskt förkorta mänskliga transittider mellan planeterna. Ju kortare resan, desto mindre tid skulle astronauter utsättas för rymdstrålning och en mikrogravitetsmiljö, som båda är betydande hinder för Mars-uppdrag.
Motorn skulle fungera genom att avfyra kontinuerligt under den första halvan av flygningen för att accelerera och sedan vända för att avkasta rymdskeppet för andra halvan. Dessutom kan VASIMR tillåta en abort till jorden om problem utvecklades under de tidiga faserna av uppdraget, en kapacitet som inte är tillgänglig för konventionella motorer.
VASIMR kan också anpassas för att hantera de stora nyttolasterna av robotuppdrag och driva uppdrag med en mycket stor nyttolastmassfraktion. Resetider och nyttolastmassa är stora begränsningar för konventionella och kärnvärmraketer på grund av deras iboende låga specifika impuls.
Chang-Diaz har arbetat med utvecklingen av VASIMR-konceptet sedan 1979, innan han grundade Ad Astra 2005 för att vidareutveckla projektet.
Källa: PhysOrg
