Traditsiooniliste keemiliste rakettide abil kestab reis Marsile - kõige kiiremini - 6 kuud. Ad Astra Rocket Company katsetas plasmaraketti nimega VASIMR VX-200, mis töötas vaakumkambris 201 kilovatti, läbides esmakordselt 200-kilovatise märgi. "See on praegu maailma võimsaim plasmarakett," ütleb NASA endine astronaut ja Ad Astra tegevjuht Franklin Chang-Diaz. Samuti on ettevõte sõlminud NASA-ga lepingu, et katsetada 2013. aastal rahvusvahelises kosmosejaamas 200-kilovatist VASIMR-mootorit.
ISS-iga tehtavad testid annavad perioodilise tõuke kosmosejaamale, mis atmosfääri tõmbetugevuse tõttu väheneb järk-järgult kõrguses. ISS-i suurendamist pakuvad praegu tavapäraste tõukejõuga kosmoseaparaadid, mis tarbivad aastas umbes 7,5 tonni raketikütust. Selle koguse vähendamisega 0,3 tonnini võib Chang-Diazi hinnangul VASIMR säästa NASA-l miljoneid dollareid aastas.
Eelmisel nädalal tehtud test oli esimene kord, kui ettevõtte VASIMR (muutuva spetsiifilise impulsiga magnetoplasma rakett) rakettmootori väikesemahulist prototüüpi näidati täiskoormusel.
Plasma- või ioonmootorid kasutavad raadiolaineid selliste gaaside nagu vesinik, argoon ja neoon soojendamiseks, luues kuuma plasma. Magnetväljad sunnivad laetud plasma mootori tagant välja, tekitades tõuke vastassuunas.
Need annavad antud hetkel palju vähem tõukejõudu kui keemilised raketid, mis tähendab, et nad ei saa iseseisvalt Maa gravitatsioonist vabaneda. Lisaks töötavad ioonmootorid ainult vaakumis. Kuid kosmosesse jõudes võivad nad anda aastaid pidevat tõuget, nagu tuule surumine purjekat, kiirendades järk-järgult, kuni sõiduk liigub kiiremini kui keemilised raketid. Need tekitavad vaid kilo tõukejõudu, kuid ruumis, millest piisab 2 tonni lasti teisaldamiseks.
Võimaliku suure kiiruse tõttu on vaja vähem kütust kui tavalistes mootorites.
Praegu kasutab Dawni kosmoselaev teel asteroidide Cerese ja Vesta juurde ioonjõuseadet, mis võimaldab sellel Vesta orbiidil orbiidil liikuda, sealt lahkuda ja suunata Cerese poole. Tavaliste rakettide korral pole see võimalik. Lisaks on kosmoseioonmootorite kiirus kümme korda suurem kui keemiliste rakettide kiirus.
Raketi tõukejõudu mõõdetakse njuutonites (1 njuuton on umbes 1/4 naela). Spetsiifiline impulss on viis rakettmootorite efektiivsuse kirjeldamiseks ja seda mõõdetakse ajas (sekundites). See tähistab raketikütuse impulssi (impulsi muutust) ühiku kohta. Mida suurem on konkreetne impulss, seda vähem on raketikütust vajaliku impulsi saamiseks.
Dawn mootorite spetsiifiline impulss on 3100 sekundit ja tõukejõud 90 mNwwt. Kosmoseaparaadi keemilise raketi tõukejõud võib olla kuni 500 njuutoni ja spetsiifiline impulss alla 1000 sekundi.
VASIMR-il on 4 tõukejõudu (0,9 naela) tõukejõuga (umbes 6000 sekundit).
VASIMR-il on kaks olulist lisaomadust, mis eristavad seda teistest plasma tõukejõusüsteemidest. Sellel on võimalik heitgaasi parameetreid (tõukejõud ja konkreetne impulss) varieerida, et missiooninõuded optimaalselt sobida. Selle tulemuseks on madalaim reisiaeg ja suurim kütusekoormus antud kütusekoormuse korral.
Lisaks pole VASIMRil plasmaga kokkupuutuvaid füüsilisi elektroode, mis pikendavad mootori tööiga ja võimaldavad suuremat võimsustihedust kui teistes konstruktsioonides.
39 päevaga Marsile sõitmiseks tuleks tuumaenergiaga ühendada 10–20-megavatine VASIMR-ioonmootor, et lühendada dramaatiliselt inimeste transiidi aega planeetide vahel. Mida lühem reis, seda vähem puutuksid astronaudid aeg-ajalt kokku kosmosekiirguse ja mikrogravitatsioonilise keskkonnaga, mis mõlemad on olulised takistused Marsi missioonidel.
Mootor töötab, tulistades lennu esimesel poolel pidevalt kiirendamiseks, seejärel keerates kosmoseaparaadi kiirendamiseks teiseks pooleks. Lisaks võiks VASIMR lubada katkestamine Maale, kui missiooni varases faasis ilmnevad probleemid - tavalistel mootoritel see võimalus puudub.
VASIMR-i saaks kohandada ka robotmissioonide suure kasuliku koormusega toimetulemiseks ja väga suure kasuliku massi osaga lastimissioonide jaoks. Käiguajad ja kasulik koormus on tavapäraste ja tuumaterminiliste rakettide peamised piirangud nende olemuselt madala erisündmuse tõttu.
Chang-Diaz on VASIMR-i kontseptsiooni väljatöötamisega tegelenud alates 1979. aastast, enne kui asutas Ad Astra 2005. aastal projekti edasiarendamiseks.
Allikas: PhysOrg
