Ved hjælp af traditionelle kemiske raketter varer en tur til Mars - hurtigst - 6 måneder. Ad Astra Rocket Company testede en plasma raket kaldet VASIMR VX-200-motoren, der kørte ved 201 kilowatt i et vakuumkammer og passerede 200 kilowatt-mærket for første gang. ”Det er den mest magtfulde plasma raket i verden lige nu,” siger Franklin Chang-Diaz, tidligere NASA-astronaut og administrerende direktør for Ad Astra. Virksomheden har også underskrevet en aftale med NASA om at teste en VASIMR-motor på 200 kilowatt på International Space Station i 2013.
Testene på ISS ville give periodiske forøgelser til rumstationen, som gradvist falder i højde på grund af atmosfærisk træk. ISS-forstærker leveres i øjeblikket af rumfartøjer med konventionelle thrustere, der bruger omkring 7,5 tons drivmiddel pr. År. Ved at skære dette beløb ned til 0,3 tons, estimerer Chang-Diaz, at VASIMR kunne spare NASA millioner af dollars om året.
Testen i sidste uge var første gang, der blev demonstreret en lille prototype af virksomhedens VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) raketmotor med fuld styrke.
Plasma- eller ionmotorer bruger radiobølger til at varme op gasser som brint, argon og neon, hvilket skaber varmt plasma. Magnetfelter tvinger det ladede plasma ud af motorens bagside og frembringer tryk i modsat retning.
De giver langt mindre tryk på et givet øjeblik end kemiske raketter, hvilket betyder, at de ikke kan bryde fri fra jordens tyngdekraft på egen hånd. Desuden fungerer ionmotorer kun i vakuum. Men en gang i rummet kan de give et kontinuerligt skub i årevis, ligesom vinden skubber en sejlbåd og accelererer gradvist, indtil køretøjet bevæger sig hurtigere end kemiske raketter. De producerer kun et pund skyvekraft, men i rummet er det nok til at flytte 2 ton last.
På grund af den høje hastighed, der er mulig, kræves der mindre brændstof end i konventionelle motorer.
I øjeblikket bruger rumfartøjet Dawn, der er på vej til asteroiderne Ceres og Vesta, ionfremdrift, hvilket gør det muligt for det at bane rundt Vesta og derefter forlade og tage til Ceres. Dette er ikke muligt med konventionelle raketter. Derudover har ionmotorer i rum ti gange den kemiske rakets hastighed.
Raketkraft måles i Newton (1 Newton er ca. 1/4 pund). Specifik impuls er en måde at beskrive effektiviteten af raketmotorer og måles i tid (sekunder). Det repræsenterer impulsen (ændring i momentum) pr. Drivmiddel. Jo højere den specifikke impuls er, desto mindre drivmiddel er nødvendigt for at få en given mængde fart.
Dawns motorer har en specifik impuls på 3100 sekunder og et tryk på 90 mNewtons. En kemisk raket på et rumfartøj kan have et tryk på op til 500 Newton og en specifik impuls på mindre end 1000 sekunder.
VASIMR har 4 Newtons skyvekraft (0,9 pund) med en specifik impuls på ca. 6.000 sekunder.
VASIMR har to yderligere vigtige egenskaber, der adskiller den fra andre plasma-fremdrivningssystemer. Det har evnen til at variere udstødningsparametre (skub og specifik impuls) for at optimere overensstemmelse med missionskrav. Dette resulterer i den laveste rejsetid med den højeste nyttelast for en given brændstofbelastning.
Derudover har VASIMR ingen fysiske elektroder i kontakt med plasmaet, hvilket forlænger motorens levetid og muliggør en højere effekttæthed end i andre design.
For at tage en tur til Mars på 39 dage skulle en 10- til 20 megawatt VASIMR-motor-ion-motor være forbundet med atomkraft for dramatisk at forkorte menneskets transittider mellem planeter. Jo kortere turen, jo mindre tid vil astronauter blive udsat for rumstråling og et mikrogravitationsmiljø, som begge er betydelige hindringer for Mars-missioner.
Motoren ville arbejde ved kontinuerligt at skyde i løbet af den første halvdel af flyvningen for at accelerere og derefter dreje for at deaktivere rumfartøjet i anden halvdel. Derudover kunne VASIMR tillade abort til Jorden, hvis der udviklede sig problemer i de tidlige faser af missionen, en kapacitet, der ikke er tilgængelig for konventionelle motorer.
VASIMR kunne også tilpasses til at håndtere den høje nyttelast af robotopgaver og fremdrive godsopgaver med en meget stor nyttelastmassefraktion. Rejsetider og nyttelastmasse er vigtige begrænsninger for konventionelle og nukleare termiske raketter på grund af deres iboende lave specifikke impuls.
Chang-Diaz har arbejdet med udviklingen af VASIMR-konceptet siden 1979, før han grundlagde Ad Astra i 2005 for at videreudvikle projektet.
Kilde: PhysOrg
