[/شرح]
باستخدام الصواريخ الكيماوية التقليدية ، أ رحلة إلى المريخ - بأسرع ما يمكن - تدوم 6 أشهر. لكن صاروخًا جديدًا تم اختباره بنجاح الأسبوع الماضي يمكن أن يقلل من وقت السفر إلى الكوكب الأحمر إلى 39 يومًا فقط. اختبرت شركة Ad Astra Rocket صاروخًا بلازما يسمى محرك VASIMR VX-200 ، والذي يعمل بسرعة 201 كيلووات في غرفة مفرغة ، متجاوزًا علامة 200 كيلووات لأول مرة. يقول فرانكلين تشانغ دياز ، رائد فضاء سابق في وكالة ناسا ومدير تنفيذي لشركة Ad Astra: 'إنه أقوى صاروخ بلازما في العالم حاليًا'. كما وقعت الشركة اتفاقية مع وكالة ناسا لاختبار محرك VASIMR بقدرة 200 كيلووات على محطة الفضاء الدولية في عام 2013.
ستوفر الاختبارات على محطة الفضاء الدولية تعزيزات دورية للمحطة الفضائية ، والتي تنخفض تدريجيًا في الارتفاع بسبب السحب الجوي. يتم توفير تعزيزات محطة الفضاء الدولية حاليًا بواسطة المركبات الفضائية ذات الدافعات التقليدية ، والتي تستهلك حوالي 7.5 طن من الوقود الدافع سنويًا. من خلال خفض هذه الكمية إلى 0.3 طن ، يقدر تشانغ دياز أن VASIMR يمكن أن يوفر ملايين الدولارات لوكالة ناسا سنويًا.
كان الاختبار الذي أُجري الأسبوع الماضي هو المرة الأولى التي يتم فيها عرض نموذج أولي صغير الحجم لمحرك الصاروخ VASIMR (VASIMR) (صاروخ الدفع المغناطيسي المتغير) بكامل طاقته.
تستخدم محركات البلازما أو الأيونات موجات الراديو لتسخين الغازات مثل الهيدروجين والأرجون والنيون ، مما ينتج عنه بلازما ساخنة. تجبر الحقول المغناطيسية البلازما المشحونة على الخروج من مؤخرة المحرك ، وتنتج 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 بمفردها. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل المحركات الأيونية فقط في الفراغ. ولكن بمجرد وصولهم إلى الفضاء ، يمكنهم إعطاء دفعة مستمرة لسنوات ، مثل دفع الرياح لمركب شراعي ، والتسارع تدريجيًا حتى تتحرك المركبة بشكل أسرع من الصواريخ الكيميائية. إنهم ينتجون رطلًا من الدفع فقط ، لكن في الفضاء يكفي لنقل 2 طن من البضائع.
نظرًا للسرعة العالية الممكنة ، يتطلب الأمر وقودًا أقل مقارنة بالمحركات التقليدية.
حاليًا ، تستخدم مركبة Dawn الفضائية ، وهي في طريقها إلى الكويكبات Ceres و Vesta ، الدفع الأيوني ، مما سيمكنها من الدوران حول Vesta ، ثم المغادرة والتوجه إلى Ceres. هذا غير ممكن مع الصواريخ التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المحركات الأيونية الفضائية لها سرعة عشرة أضعاف سرعة الصواريخ الكيميائية.
الرسم البياني الدافع والدفع النوعي. الائتمان: ناسا
يقاس الدفع الصاروخي بالنيوتن (1 نيوتن حوالي 1/4 رطل). الدافع المحدد هو وسيلة لوصف كفاءة محركات الصواريخ ، ويتم قياسه بالوقت (بالثواني). يمثل الدافع (التغيير في الزخم) لكل وحدة من الوقود الدافع. كلما زاد الدافع المحدد ، كلما قلت الحاجة إلى دافع لاكتساب قدر معين من الزخم.
تتمتع محركات Dawn بدفعة محددة تبلغ 3100 ثانية وقوة دفع تبلغ 90 مليون نيوتن. قد يكون دفع صاروخ كيميائي على مركبة فضائية يصل إلى 500 نيوتن ، ونبضة محددة تقل عن 1000 ثانية.
يحتوي VASIMR على 4 نيوتن من الدفع (0.9 رطل) مع دفعة محددة تبلغ حوالي 6000 ثانية.
يتميز VASIMR بميزتين إضافيتين مهمتين تميزه عن أنظمة دفع البلازما الأخرى. لديها القدرة على تغيير معلمات العادم (الدفع والدافع المحدد) من أجل مطابقة متطلبات المهمة على النحو الأمثل. ينتج عن هذا أقل وقت رحلة مع أعلى حمولة لحمل وقود معين.
بالإضافة إلى ذلك ، لا يحتوي VASIMR على أقطاب كهربائية فيزيائية ملامسة للبلازما ، مما يطيل عمر المحرك ويمكّن من كثافة طاقة أعلى من التصميمات الأخرى.
للقيام برحلة إلى المريخ في 39 يومًا ، يجب أن يقترن محرك أيوني VASIMR بمحرك 10 إلى 20 ميغاواط بالطاقة النووية لتقصير أوقات العبور البشري بشكل كبير بين الكواكب. كلما كانت الرحلة أقصر ، قل الوقت الذي يتعرض فيه رواد الفضاء للإشعاع الفضائي ، وبيئة الجاذبية الصغرى ، وكلاهما يمثل عقبات كبيرة لبعثات المريخ.
فاسمر. الائتمان: Ad Astra
سيعمل المحرك عن طريق إطلاق النار باستمرار خلال النصف الأول من الرحلة للإسراع ، ثم الدوران لإلغاء تسارع المركبة الفضائية في النصف الثاني. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يسمح VASIMR بالإجهاض للأرض إذا ظهرت مشاكل خلال المراحل الأولى من المهمة ، وهي قدرة غير متاحة للمحركات التقليدية.
يمكن أيضًا تكييف VASIMR للتعامل مع الحمولات العالية للمهام الروبوتية ، ودفع بعثات الشحن مع جزء كتلة حمولة كبير جدًا. تعد أوقات الرحلة وكتلة الحمولة من القيود الرئيسية للصواريخ الحرارية التقليدية والنووية بسبب الدافع النوعي المنخفض بطبيعتها.
يعمل Chang-Diaz على تطوير مفهوم VASIMR منذ عام 1979 ، قبل تأسيس Ad Astra في 2005 لتطوير المشروع بشكل أكبر.
مصدر: فيزورغ