باستخدام الصواريخ الكيميائية التقليدية ، تستغرق الرحلة إلى المريخ - على وجه السرعة - 6 أشهر. اختبرت شركة Ad Astra Rocket Company صاروخ بلازما يسمى محرك VASIMR VX-200 ، والذي كان يعمل بسرعة 201 كيلووات في غرفة مفرغة ، مررًا علامة 200 كيلووات لأول مرة. يقول فرانكلين تشانج دياز ، رائد الفضاء السابق في وكالة ناسا والمدير التنفيذي لشركة Ad Astra: "إنه أقوى صاروخ بلازما في العالم الآن". وقعت الشركة أيضًا اتفاقية مع وكالة ناسا لاختبار محرك VASIMR بقوة 200 كيلووات على محطة الفضاء الدولية في عام 2013.
ستوفر الاختبارات على المحطة الفضائية الدولية تعزيزات دورية للمحطة الفضائية ، التي تنخفض تدريجياً في الارتفاع بسبب السحب الجوي. يتم توفير تعزيزات ISS حاليًا بواسطة المركبات الفضائية مع الدفع التقليدي ، والتي تستهلك حوالي 7.5 طن من الوقود الدافع سنويًا. من خلال خفض هذا المبلغ إلى 0.3 طن ، تقدر Chang-Diaz أن VASIMR يمكن أن توفر NASA ملايين الدولارات سنويًا.
كان الاختبار الذي تم إجراؤه الأسبوع الماضي هو المرة الأولى التي يتم فيها عرض نموذج أولي صغير الحجم لمحرك الصواريخ VASIMR (صاروخ متغير محدد النبض المغناطيسي) بكامل طاقته.
تستخدم محركات البلازما أو الأيونات الموجات اللاسلكية لتسخين الغازات مثل الهيدروجين والأرجون والنيون ، مما ينتج البلازما الساخنة. تدفع المجالات المغناطيسية البلازما المشحونة خارج الجزء الخلفي من المحرك ، مما ينتج قوة دفع في الاتجاه المعاكس.
إنها توفر قوة دفع أقل بكثير في لحظة معينة من الصواريخ الكيميائية ، مما يعني أنها لا تستطيع التحرر من جاذبية الأرض من تلقاء نفسها. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل المحركات الأيونية فقط في فراغ. ولكن بمجرد وصولهم إلى الفضاء ، يمكنهم إعطاء دفعة مستمرة لسنوات ، مثل الرياح التي تدفع مركب شراعي ، وتتسارع تدريجيًا حتى تتحرك السيارة بشكل أسرع من الصواريخ الكيميائية. إنهم ينتجون فقط رطل من الدفع ، ولكن في الفضاء يكفي لنقل طنين من البضائع.
نظرًا للسرعة العالية الممكنة ، يتطلب وقودًا أقل من المحركات التقليدية.
حاليًا ، تستخدم مركبة الفضاء دون ، في طريقها إلى الكويكبات سيريس وفيستا ، الدفع الأيوني ، مما سيمكنها من الدوران في فيستا ، ثم المغادرة والتوجه إلى سيريس. هذا غير ممكن مع الصواريخ التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، في محركات أيون الفضاء سرعة عشرة أضعاف سرعة الصواريخ الكيميائية.
يتم قياس الدفع الصاروخي بالنيوتن (1 نيوتن حوالي 1/4 رطل). الدافع المحدد هو طريقة لوصف كفاءة محركات الصواريخ ، ويقاس بالوقت (بالثواني). يمثل الدافع (التغيير في الزخم) لكل وحدة دافعة. كلما زاد الدافع المحدد ، كلما كانت الحاجة إلى الدفع أقل للحصول على كمية معينة من الزخم.
تتمتع محركات Dawn بقوة دفع محددة تبلغ 3100 ثانية وقوة دفع تبلغ 90 مليون نيوتن. قد يكون للصاروخ الكيميائي على مركبة فضائية قوة دفع تصل إلى 500 نيوتن ، ودفع محدد أقل من 1000 ثانية.
يحتوي VASIMR على 4 نيوتن من الدفع (0.9 رطل) مع دفعة محددة تبلغ حوالي 6000 ثانية.
يتميز جهاز VASIMR بميزتين مهمتين إضافيتين تميزه عن أنظمة دفع البلازما الأخرى. لديها القدرة على تغيير معلمات العادم (الدفع والدفع المحدد) من أجل مطابقة متطلبات المهمة على النحو الأمثل. ينتج عن هذا أقل وقت رحلة مع أعلى حمولة لحمولة وقود معينة.
بالإضافة إلى ذلك ، لا يحتوي VASIMR على أقطاب كهربائية فيزيائية متصلة بالبلازما ، مما يطيل عمر المحرك ويتيح كثافة طاقة أعلى من التصميمات الأخرى.
للقيام برحلة إلى المريخ في 39 يومًا ، يجب أن يقترن محرك أيون من 10 إلى 20 ميجاوات VASIMR بالطاقة النووية لتقصير أوقات العبور البشري بين الكواكب بشكل كبير. وكلما كانت الرحلة أقصر ، قل وقت تعرض رواد الفضاء للإشعاع الفضائي وبيئة الجاذبية الصغرى ، وكلاهما عقبات كبيرة لمهمات المريخ.
سيعمل المحرك عن طريق إطلاق النار باستمرار خلال النصف الأول من الرحلة لتسريعها ، ثم تحول إلى إبطاء سرعة المركبة الفضائية في النصف الثاني. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يسمح VASIMR بإجهاض إلى الأرض إذا تطورت المشكلات خلال المراحل الأولى من المهمة ، وهي قدرة غير متاحة للمحركات التقليدية.
يمكن أيضًا تعديل VASIMR للتعامل مع حمولات عالية من المهام الآلية ، ودفع بعثات الشحن مع جزء كبير جدًا من الحمولة. أوقات الرحلات وكتلة الحمولة هي قيود رئيسية على الصواريخ الحرارية التقليدية والنووية بسبب اندفاعها المحدد المنخفض أصلاً.
تعمل شركة Chang-Diaz على تطوير مفهوم VASIMR منذ عام 1979 ، قبل تأسيس Ad Astra في عام 2005 لمواصلة تطوير المشروع.
المصدر: PhysOrg
