Тестирование самого мощного в мире Плазменного двигателя / Хабр

Ракеты которые будут использовать заряженные частицы для продвижения сверхбыстрых полётов на Марс теперь, когда уменьшенный в размере прототип был продемонстрирован на полную мощность, стали на шаг ближе.

Плазменный двигатель который будет использован для поддержания орбиты Международной космической станции в течении ближайших пяти лет может заложить основу для ракет которые в один прекрасный день будут осуществлять миссии на Марс приблизительно за месяц.

С 2005 года компания «Ad Astra Rocket Company» из города Вебстер, Техас, работала над совершенствованием типа двигателя под названием VASIMR (Электромагнитный ускоритель с изменяемым удельным импульсом).

Двигатель использует радиоволны для нагрева Аргона и превращения его в горячую плазму — состояние материи в которой электроны более не присоединены к ядру атомов. Магнитные поля затем выпускают перегретую плазму из двигателя продуцируя тягу в обратном направлении.

Он выстреливает ракетное топливо с гораздо большей скоростью чем обычные двигатели, что в результате даёт намного большее ускорение на килограмм использованного топлива.

В ближайшее время, компания надеется использовать 200-киловатный VASIMR двигатель для предоставления периодического ускорения для поддержания орбиты Международной космической станции (МКС), которая постепенно снижается в результате сопротивления атмосферы.

Теперь компания запускает этот двигатель первый раз на полную мощность. В среду, она запустила двигатель VX-200 на 201 киловатте в вакуумной камере в Хьюстоне, впервые преодолевая двухсот-киловаттную отметку.

Сделка с NASA

«Сейчас это наиболее мощный плазменный ракетный двигатель в мире», говорит Франклин Чанг-Диаз, бывший астронавт NASA который сейчас стоит во главе компании.

Ближайшая вещь которая может конкурировать с ним — 50-киловаттный двигатель тяги NASA, двигатель который основан на ускорении электрически заряженных атомов, или ионов, который компания-посредник прекратила конструировать в 2005 году в связи с

сокращением бюджета.

Ad Astra подписала договор с NASA о тестировании 200-киловаттного VASIMR на МКС в 2013 году. Компания ведёт переговоры с двумя космическими фирмами, SpaceX и Orbital Sciences о возможности доставки двигателя к МКС на их ракето-носителях.

Если тесты пройдут успешно то компания надеется предоставить регулярные повышения орбиты станции на коммерческих основах начиная со следующего года.

Более эффективно

Раньше, космические корабли — включая Русские и Европейские грузовые судна — обеспечивали это повышение орбиты благодаря запуску двигателей в то время когда они были пристыкованы к космической станции.

С помощью обычных двигателей, процесс поддержания орбиты потребляет 7,5 тонн ракетного топлива каждый год. VASIMR может делать ту же работу с помощью всего 0,3 тонн Аргона в год, говорит Чанг-Диаз, — поскольку топливо очень дорогое для изменения орбиты, это может сэкономить миллионы долларов каждый год.

Прибыль которую генерирует поддержание орбиты МКС с помощью нового двигателя поможет компании, «сделает технологию лучше и сделает возможным полёты людей на Марс», рассказал Чанг-Диаз журналу New Scientist.

Менее радиоактивно

10-20 мегаваттные двигатели класса VASIMR могут ускорить всего до 39 дней миссии людей на Марс, говорит Чанг-Диаз, по сравнению с шестью или более месяцами которые требуются обычным ракетным двигателям.

Более короткое путешествие сократит воздействие космического радиационного излучения на астронавтов, что могло быть основным барьером для полётов людей на Марс, особенно учитывая то что в ближайшее десятилетие уровень радиации может быть намного выше.

Продвижение быстрых миссий на Марс в будущем может быть очень прибыльно для компании, говорит Чанг-Диаз. «Но на данный момент, прибыль не на Марсе, она ближе к Земле», шутит Чанг-Диаз.

___

Благодарю superhabra за помощь в переводе, замечания и дополнения. (можете даже поставить ему плюс в карму).

В США разработан ядерный ракетный двигатель Vasimr, способный доставить людей на Марс за один месяц

Новости

21 января 2022

—

По оценкам аэрокосмического агентства NASA, для достижения поверхности Марса людям необходимо преодолеть 55 миллионов километров.

При использовании существующих сегодня ракет это может занять 7-8 месяцев — за это время с кораблем и самим экипажем может произойти много неприятностей. Плохих сценариев предостаточно, начиная с банальной поломки ракеты и заканчивая конфликтом среди астронавтов.

Именно поэтому в 2010 году глава компании Ad Astra Франклин Чанг-Диас (Franklin Chang-Diaz) объявил, что обычные ракеты не смогут доставить людей на Марс. В качестве более мощной альтернативы его компания создает ядерную ракету Vasimr VX-200SS, которая способна доставить астронавтов на Красную планету всего за один месяц. Недавно она успешно прошла 88-часовые испытания и тем самым установила новый мировой рекорд выносливости ядерных ракетных двигателей.

Подробностями о ракете для полетов на Марс поделилось издание Interesting Engineering. Сообщается, что обычные ракеты расходуют весь запас своего топлива за один управляемый взрыв во время запуска. Они не могут временно остановить использование топливо и даже не способны резко изменить траекторию своего полета. Также между космическим кораблем и центром управления непременно будет 10-минутная задержка связи. Получается, что если с экипажем произойдет что-то страшное, нам придется с ужасом наблюдать за их гибелью — с Земли им помочь будет невозможно.

По словам компании Ad Astra, их ракета Vasimr VX-200SS способна устранить все эти сложности. Установленный в нее двигатель сможет выключаться и активироваться во время всего полета. Он будет постепенно ускоряться и достигнет своей пиковой скорости в 54 километра в секунду уже к 21 дню полета. Получается, что он будет в 4 раза быстрее всех существующих сегодня космических ракет. Благодаря этой особенности, она сможет доставить людей на Марс всего за 1 месяц вместо 7-8 месяцев. Члены экипажа подвергнутся меньшему воздействию космической радиации, что очень хорошо — недавно я уже писал, что для целостности астронавтов полеты в космосе должны быть максимально короткими. Двигатель ракеты также позволит в любое время изменить маршрут движения.

Название ракеты Vasimr связана с аббревиатурой, которую можно перевести как «Электромагнитный ускоритель с изменяемым удельным импульсом». Если говорить коротко, используемый в нем двигатель использует ядерные реакторы для нагрева плазмы (получается из газа под воздействием радиоволновых антенн) до двух миллионов градусов. После этого реактивная струя выходит из задней части двигателя, приводя ракету в движение со скоростью до 197 950 километров в час (54 километра в секунду). Подробнее о том, как работают ядерные двигатели, я уже рассказывал в этом материале.

Идея компании Ad Astra звучит и круто, и опасно. Но она уже примерно знает, как обезопасить жителей Земли и космических путешественников от излучения ядерного двигателя. Во-первых, ракета Vasimr будет активирована только после вывода на орбиту при помощи обычной ракеты-носителя. Если во время запуска произойдет взрыв, опасные частицы не смогут достигнуть земной поверхности. А для защиты астронавтов планируется использовать не пропускающие излучение материалы.

Недавно в лаборатории компании Ad Astra в Техасе были успешно проведены 88-часовые испытания ракеты Vasimr на выносливость. По словам главы компании Франклина Чанг-Диаса, это большой успех и награда за множество лет испытаний. Сообщается, что упорная команда достигла больших результатов методом проб и ошибок, при этом даже не думая сдаваться. Для справки стоит отметить, что сам Франклин Чанг-Диас является известным американским физиком и астронавтом NASA, который совершил семь космических полетов и в общем числе провел в космосе 1601 час. Компанию Ad Astra он основал после того, как завершил карьеру астронавта.

Поделиться

Отправить

Твитнуть

Отправить

Научный портал «Атомная энергия 2.0“ – это открытое к сотрудничеству прогрессивное цифровое СМИ с элементами управления ядерными знаниями, семантического анализа и ценностного лидерства, ставящее своей целью решение ключевых социально-ориентированных задач фундаментальной системообразующей атомной отрасли:

– образования и общения широкой общественности и специалистов об инновационном развитии экологически устойчивых, эффективных и полезных ядерных и радиационных наук и технологий в России и мире,

– формирования популярного сообщества ученых, инноваторов, деловых, государственных, общественных и экологических лидеров, открыто поддерживающих их дальнейшее развитие и изучение,

– формирования популярного сообщества компаний и организаций, открыто обменивающихся передовым опытом, знаниями, культурой, возможностями, инновациями и инициативами,

– и поддержки и привлечения талантливой и амбициозной молодежи к реализации длительных и успешных профессиональных карьер в атомной и смежных индустриях.

Мы предлагаем Вашей организации стать одним из партнеров нашего просветительского проекта и получить уникальный пакет профессиональных коммуникационных и рекламных услуг.

Почему нужна атомная энергетика?

Наш двигатель — ракетная компания Ad Astra

Двигатель VASIMR®

Усовершенствованная электрическая двигательная установка

Магнитоплазменный ракетный двигатель с переменным удельным импульсом (VASIMR®) — это флагманский проект Ad Astra, революционная разработка в области космических двигателей. Это продукт более чем 25-летнего исследования и разработок НАСА и Министерства энергетики (DoE) в области физики плазмы и технологии космических двигателей, а также 15-летнего развития дополнительных технологий в частном секторе компанией Ad Astra Rocket.

Двигатель VASIMR® — это мощный электрический ракетный двигатель, подходящий для широкого круга задач; от экономически устойчивых логистических операций в окололунном пространстве до высокоскоростного транспорта в дальнем космосе.

В двигателе VASIMR мощные радиочастотные (РЧ) волны запускаются специальными антеннами (мы называем их «ответвителями»), намотанными на керамическую трубку, куда подается пропеллент. RF ионизирует газ, превращая его в плазму (очень горячий электрически заряженный газ). Сильное внешнее магнитное поле ограничивает, направляет и, в конечном счете, ускоряет плазму, позволяя ей уйти, чтобы обеспечить полезную ракетную тягу.

VASIMR® может изменить наш способ передвижения в космосе, сделав его более экономичным, экономичным и экологичным, а также открыв новые возможности для космической экономики.

Технический обзор

Электрические плазменные ракеты в целом и двигатель VASIMR® в частности могут работать при гораздо более высоких температурах, чем химические ракеты. В то время как обычные химические ракеты работают при температуре в тысячи градусов, электрические плазменные двигатели работают при температуре в миллионы! Это важно. Чем горячее выхлоп ракеты, тем быстрее он выходит из двигателя и тем экономичнее ракета. В ракетной терминологии скорость выхода выхлопных газов из двигателя выражается числом 9.0019 Удельный импульс (Isp) и измеряется в секундах. Для сравнения, лучшая из доступных сегодня химических ракет имеет Isp 500 с, тогда как двигатель VASIMR® может достигать 5000 с и выше.

Уникальность двигателя VASIMR® заключается во многих особенностях его конструкции. Вот некоторые из них:

• Без движущихся частей . В отличие от большинства химических ракет, которым нужны сложные насосы и турбомашины, VASIMR® не имеет движущихся частей. Он состоит из двухступенчатого ядра ракеты, каждая ступень имеет свой собственный радиочастотный (РЧ) ответвитель. Плазма создается на первом этапе и дополнительно нагревается радиочастотными волнами на втором этапе. Магнитное сопло ускоряет горячую плазму для создания полезной тяги.
• Переменная I sp и тяга при постоянной мощности . Уникальной особенностью двигателя VASIMR® по сравнению с другими ракетами является его способность изменять параметры выхлопа, тяги и удельного импульса (Isp) при работе на фиксированном уровне полной мощности. Мы называем этот метод «Дросселирование с постоянной мощностью» (CPT), функция похожа на переключение передач в автомобиле. Пониженная передача приводит к высокой тяге, низкой скорости и большому расходу топлива, а высокая передача связана с высокой скоростью, низким расходом топлива, но малой тягой. Поскольку автомобиль переключает передачи для оптимизации расхода топлива при движении по холмистой местности, двигатель VASIMR® использует CPT для оптимальной эффективности при движении по гравитационным холмам и долинам межпланетного пространства.

Большинство электрических ракет могут изменять свой удельный импульс (Isp ) путем изменения ускоряющего напряжения.

Однако при этом они также неохотно изменяют настройку мощности двигателя, что нежелательно. В двигателе VASIMR® изменение осуществляется без изменения общей мощности за счет изменения только доли этой мощности, поступающей на каждую ступень. Для высокой тяги мощность направляется преимущественно на первую ступень, производящую больше плазмы (большую тягу) при более низкой скорости истечения (низкий Isp). При высоком Isp меньше мощности подается на первую ступень и больше на вторую, что снижает производство плазмы, но увеличивает ее температуру и, следовательно, скорость истечения.

• Высокая удельная мощность. Полная намагниченность ионов и электронов позволяет ракете VASIMR® управлять более плотной плазмой, чем другие электрические ракеты, такие как ионные двигатели или двигатели Холла. Это приводит к более компактной и менее массивной конструкции. Ионные двигатели с сеткой обычно не имеют намагниченности, тогда как двигатели Холла демонстрируют только электронную намагниченность. Удельная мощность двигателя VASIMR® составляет 6 МВт/м2 по сравнению с 0,2 МВт/м2 для двигателей Холла и 0,04 МВт/м2 для ионных двигателей с сеткой.
• Без электродов. Ракета VASIMR® не имеет встроенных в плазму электродов, которые могут разрушаться Отказ от физических электродов имеет первостепенное значение для обеспечения надежности и долговечности.
• Нейтрализатор не требуется. Традиционные электрические ракеты, такие как ионные двигатели и двигатели Холла, представляют собой электростатические ускорители. Положительные ионы из плазмы извлекаются и ускоряются через высоковольтный промежуток. Однако полученный ионный пучок необходимо нейтрализовать, чтобы ракета не стала отрицательно заряженной из-за дисбаланса заряда, что заставит ионы вернуться обратно. Эта нейтрализация осуществляется с помощью внешнего «нейтрализатора», который распыляет на ионный пучок равное количество отрицательных электронов, чтобы сделать поток нейтральным. Ракета VASIMR® не требует такого нейтрализатора. В то время как ионы (будучи более массивными) действительно обеспечивают основную часть тяги, как ионные, так и электронные популяции в плазме должны течь вместе, и любой дисбаланс заряда самокорректируется, чтобы удовлетворить физическое требование, согласно которому плазма должна быть по существу нейтральной.
• Может использовать несколько порохов . VASIMR работает со многими различными газами и даже их смесями. Различные виды топлива полезны для разных типов миссий. Для мощных ядерных электрических двигателей и межпланетных путешествий мы могли бы использовать водород (хранящийся в виде жидкого водорода обеспечивает очень хорошую радиационную защиту для людей). Для роботизированных миссий с солнечной электроэнергией, ближе к среде Земля-Луна, лучше всего подходит аргон. Цена топлива является важным фактором в космической экономике, поддерживаемой электрическим двигателем. При цене 1000 долларов за кг ксенон, предпочтительное топливо для ионных двигателей и двигателей Холла, слишком дорог. В двигателе VASIMR® используется аргон, который при цене 5 долларов США за кг является значительно более экономичным.

Как это работает

Механизмы работы

Как это работает

Как уже говорилось выше, VASIMR® представляет собой мощный электрический плазменный двигатель. Механизм, лежащий в основе того, как это работает, на самом деле довольно прост. Газ — мы обычно используем аргон, но успешно провели испытания с гелием, водородом, неоном, криптоном и другими — вводится в то, что мы называем «ядром ракеты». Ядро ракеты разделено на 3 ступени. В первом газ впрыскивается и нагревается с помощью радиочастотного (РЧ) соединителя для получения плазмы. По мере того, как эта плазма переходит на вторую ступень, на нее воздействует большая ВЧ-мощность (от второго ВЧ-ответвителя), которая возбуждает плазму. Энергия плазмы преобразуется в высокую скорость истечения на третьей ступени, магнитном сопле, и выбрасывается для обеспечения тяги ракеты.

Одним из захватывающих аспектов работы с движком VASIMR® являются творческие инновации.

Наш двигатель производит очень горячий выхлоп. Температура выхлопа VASIMR® составляет от 1 до 5 миллионов градусов. Обычно такие температуры невозможно удержать в канале из обычного материала, однако, поскольку ядро ​​нашей ракеты окружено сверхпроводящим магнитом, который создает магнитное поле внутри ядра, плазма не вступает в контакт с какой-либо физической структурой. Практически нет предела тому, насколько горячими мы можем сделать выхлоп.

Наш двигатель электрический, а это означает, что для работы нам нужен источник электроэнергии.

VASIMR® может работать с различными источниками питания; для испытаний, которые мы провели на земле, мы используем электроэнергию из сети, мы считаем, что для полетов между низкой околоземной орбитой и Луной солнечные панели были бы практичным вариантом для питания наших двигателей, и по мере развития ядерной энергетики мы считаем, что это также может обеспечить устойчивый вариант электроэнергии для путешествий в дальний космос.

Технические характеристики движка

Настоящая красота этого движка заключается в его универсальности и масштабируемости. Во-первых, это просто двигатель, то есть его можно поместить под любой метафорический «капот». Это позволяет нам работать со многими различными компаниями и государственными учреждениями. Гибкость работы с различными видами топлива также позволяет выполнять различные типы миссий с одной и той же платформой двигателя. Кроме того, его масштабируемость от сотен киловатт до нескольких мегаватт делает его пригодным для роботизированных, солнечных электрических грузов, а также для перевозки людей в дальний космос с использованием ядерной электроэнергии.

 

Ниже приведены технические характеристики двигателя VASIMR® мощностью 200 кВт, использующего аргон в качестве топлива.

73

% Эффективность двигателя

6

(Н) Упорный

5000

SEC Удельный импульс (Isp)

Определяющие характеристики

Эффективность

Эффективность двигателя VASIMR®, определяемая как отношение выходной реактивной мощности к входной RF, составляет 73% при уровне мощности 200 кВт, очень конкурентоспособная производительность по сравнению с другими электрическими подруливающими устройствами, что в сочетании с другими его характеристиками делает двигатель VASIMR® экономически эффективным вариантом для приложений с высокой мощностью.

Универсальность

Одной из наиболее недооцененных характеристик VASIMR является его универсальность. На уровне продукта это просто двигатель, то есть он может работать под любым метафорическим «капотом». В качестве электрического двигателя он может быть настроен на получение электроэнергии из различных источников или их комбинации (батареи, солнечные батареи, ядерные электрические реакторы). Он может использовать различные типы топлива (аргон, водород, неон, криптон и многие другие). В конечном счете, из-за всех этих других вариаций его можно использовать в качестве двигательной установки для множества различных приложений/миссий.

Высокомощный

В отличие от других электрических ракетных двигателей, которые существуют и работают в космосе сегодня, двигатель VASIMR®, естественно, является двигателем большой мощности, лучше всего работающим от сотен киловатт до нескольких мегаватт. Чтобы достичь высокой мощности, классические электрические двигатели должны прибегать к объединению множества двигателей меньшего размера, что увеличивает размер, сложность и массу.

Переменная Isp

Isp или удельный импульс ракетного двигателя просто показывает, насколько быстро выхлоп выходит из указанного двигателя. Чем быстрее выхлоп, тем экономичнее ракета и тем выше Isp. В то время как в большинстве ракет Isp является постоянной величиной, двигатель VASIMR® имеет возможность оптимально варьировать ее в соответствии с требованиями миссии с минимальным количеством топлива. Изменение Isp в двигателе VASIMR® достигается за счет использования нескольких видов топлива и выборочного распределения электроэнергии между двумя ступенями ракеты.

Как мы вписываемся в современную и будущую космическую экономику

Многие люди не подозревают, насколько наша повседневная жизнь зависит от космоса и спутников. Каждый раз, когда вы ищете ближайшее кафе или заправочную станцию, выполняете банковский перевод или пользуетесь банкоматом, эти действия триангулируются из космоса. Не говоря уже обо всех технологиях, которые мы используем в повседневной жизни и которые на самом деле являются продуктом освоения космоса. Технологии развиваются с поразительной скоростью, однако наши средства передвижения и пребывания в космосе не сильно продвинулись с 19 века.50-е годы.

В космосе есть работа.

Спутники, упомянутые ранее, нуждаются в обслуживании. В противном случае они станут космическим мусором. Мусор вращается вокруг Земли со скоростью 17 500 миль в час. Хламом стали не только спутники, разгонные ступени химических ракет остаются на орбите сотни лет. Мы запустили так много вещей в космос, но так и не смогли понять, как эффективно убирать за собой.

В настоящее время вокруг Земли на очень высоких скоростях вращается более полумиллиона объектов.

Столкновение с космическим мусором — одна из самых больших угроз для членов экипажа и космического корабля на орбите. Если один из этих кусков космического мусора столкнется с крупным спутником, это может привести к финансовой катастрофе, а в некоторых случаях поставить под угрозу благополучие целых сообществ. Механизм VASIMR® может помочь решить эту и многие другие проблемы, связанные с космической логистикой.

В нашей нынешней космической экономике преобладают химические двигатели с небольшой нишей на рынке маломощных электрических двигателей (также известных как ионные двигатели). Химическая тяга — единственный способ, которым мы можем подняться с Земли в космос, но в космосе этот тип тяги теряет большую часть своей эффективности.

Химические двигатели по-прежнему будут абсолютно необходимы для поддержки растущей космической экономики, однако, если мы хотим создать устойчивое и эффективное присутствие в космосе, нам необходимо разработать и внедрить мощные электрические двигатели.

Двигатель VASIMR® предлагает эффективное, экономичное, устойчивое и надежное решение для наших потребностей в космических перевозках и логистике. Это помогает открыть пространство, предоставляя больше возможностей и потенциала для будущего присутствия и исследования.

Масштабируемость VASIMR® как мощного электрического двигателя позволяет ему хорошо работать как с солнечными, так и с ядерными источниками электроэнергии, обеспечивая широкую универсальность миссии от роботизированных солнечных-электрических грузовых полетов до быстрого атомно-электрического транспорта людей для дальние космические направления, такие как Марс и за его пределами. .

После нашего дебютного космического полета двигатель VASIMR® будет готов поддерживать роботизированные солнечно-электрические логистические миссии между низкой околоземной орбитой и Луной. По мере развития ядерно-электрических технологий мы сможем масштабироваться, чтобы соответствовать им с двигателями мощностью в несколько мегаватт, что будет иметь решающее значение для открытия человеком освоения дальнего космоса.

Для нашего выживания важно научиться жить в новых условиях. У всех видов, дошедших до этого момента, есть одна общая черта: они приспосабливаются. С растущим населением в 8 миллиардов человек мы перерастаем нашу планету и вызываем большую нагрузку на окружающую среду.

Мы зашли так далеко, потому что, как и другие виды, мы адаптировались, мы эволюционировали. Мы должны продолжать делать это, чтобы обеспечить наше выживание.

Плазменный двигатель VASIMR: Земля на Марс за 39 дней?

Коллин Скочик

19 июля 2017 г.

Художественное представление космического корабля VASIMR мощностью 200 мегаватт. Изображения предоставлены: Ad Astra Rocket Company

В классических научно-фантастических романах и фильмах Артура Кларка 2001: Космическая одиссея и 2010: Odyssey Two , космические корабли Discovery и Алексей Леонов совершают межпланетные путешествия с использованием плазменных двигателей. Ядерные реакторы нагревают водород или аммиак до состояния плазмы, энергии которого достаточно для обеспечения тяги.

В 1983 году семикратный астронавт космического корабля «Шаттл» Франклин Чанг Диаз воплотил предположения Кларка в реальность с помощью двигателя, известного как Магнитоплазменная ракета с переменным удельным импульсом (VASIMR).

Источник электроэнергии ионизирует водород, дейтерий или гелиевое топливо в плазму, отбирая электроны. Затем магнитные поля направляют заряженный газ в правильном направлении, чтобы обеспечить тягу.

«Ракетный двигатель — это канистра с газом под высоким давлением, — объяснил Чанг Диас. «Когда вы открываете отверстие на одном конце, газ выбрасывается наружу, и ракета летит в другую сторону. Чем горячее вещество в канистре, тем выше скорость, с которой оно убегает, и тем быстрее летит ракета. Но если будет слишком жарко, канистра расплавится».

Двигатель VASIMR отличается, объяснил Чанг Диас, из-за электрического заряда топлива: «Когда газ достигает температуры выше 10 000 [кельвинов], он превращается в плазму — электрически заряженный суп из частиц. И эти частицы могут удерживаться вместе магнитным полем. Магнитное поле становится канистрой, и нет предела тому, насколько горячей вы можете сделать плазму».

Схема работы VASIMR®. Авторы и права: Ad Astra Rocket Company © все права защищены

Чанг Диаз указал, что водород был бы выгодным топливом для двигателя VASIMR, потому что космический корабль не должен был бы взлетать со всем топливом, необходимым для путешествия.

Система VASIMR®. Изображение предоставлено: Ad Astra Rocket Company

«Вероятно, мы найдем водород практически в любом месте Солнечной системы», — сказал он.

Космическому кораблю, использующему обычные химические ракеты, потребуется восемь месяцев, чтобы добраться до Марса во время противостояния. Однако двигатель VASIMR совершит путешествие всего за 39 дней.

Чанг Диаз объяснил: «Помните, первую половину пути вы ускоряете, а вторую половину замедляете, так что вы доберетесь до Марса, но не пройдете его. Максимальная скорость по отношению к Солнцу составит около 32 миль в секунду [или 51,5 км/с]. Но для этого требуется ядерный источник энергии, чтобы нагреть плазму до нужной температуры».

Использование ядерной энергии в космосе вызывает споры. В 1997 году широкое общественное беспокойство вызвало то, что зонд NASA Cassini с плутониевой батареей пролетел мимо Земли, чтобы выполнить гравитационную помощь. Хотя НАСА отрицало, что риск для населения в случае аварии не превышает ежедневного риска от других источников радиации, некоторые ученые, в том числе популярный физик-теоретик Митио Каку, не согласились с этим.

19 апреля70 года Комиссия по атомной энергии была глубоко обеспокоена возвращением Аполлона-13 на Землю. В то время как миссия «Аполлон» обычно покидала этап спуска лунного модуля на Луну, неудачный «Аполлон-13» сбросил свой лунный модуль «Водолей » с его научными экспериментами, работающими на плутонии, в океан, что вызвало опасения по поводу радиоактивного загрязнения.

Илон Маск, генеральный директор Space Exploration Technologies Corporation ( SpaceX ), скептически относится к жизнеспособности двигателя VASIMR. Одной из причин является опасение по поводу падения радиоактивных обломков на Землю в случае аварии.

Маск также скептически относится к тому, что двигатель VASIMR будет значительным улучшением по сравнению с химическими ракетами. Ионный двигатель немного поможет, но не сильно из-за отсутствия большого ядерного реактора». Маск также отмечает, что большой ядерный реактор добавит вес ракете.

Чанг Диас отвергает опасения по поводу ядерных реакторов в космосе, заявляя: «Люди боятся ядерной энергии. Чернобыль, Три-Майл-Айленд, Фукусима – это немного неправильно понято. Но если люди действительно собираются исследовать космос, нам в конечном итоге придется смириться с этой концепцией».

Еще одним активным критиком двигателя VASIMR является Роберт Зубрин, президент Марсианского общества , который разработал план Mars Direct по колонизации Марса и написал популярную книгу The Case For Mars. Он дошел до того, что назвал двигатель VASIMR «мистификацией».

Зубрин написал в SpaceNews : «Чтобы реализовать свое многократно повторяемое заявление о том, что VASIMR может обеспечить 39-дневный односторонний переход на Марс, Чанг Диас постулирует систему ядерного реактора мощностью 200 000 киловатт и мощностью отношение массы к массе 1000 ватт на килограмм. Фактически, самый большой космический ядерный реактор, когда-либо построенный, советский [эпохи] Топаз, имел мощность 10 киловатт и отношение мощности к массе 10 ватт на килограмм. Таким образом, нет никаких оснований верить в осуществимость фантастической системы власти Чанга Диаса».

Чанг Диас, однако, говорит в своей статье : « Предполагая, что передовые технологии [выделено мной], которые снижают общую удельную массу до менее 2 кг/кВт, время отключения составит менее 60 дней. с электрической мощностью 200 МВт. Полеты на Марс в один конец продолжительностью менее 39 дней возможны даже с использованием мощности 200 МВт, если технологические достижения позволят снизить удельную массу почти до или ниже 1 кг/кВт».

СЛЕВА: Художественное изображение лунного буксира с VASIMR® мощностью 200 кВт на солнечной энергии. СПРАВА: Художественное представление полета человека на Марс с помощью NEP-VASIMR® мощностью 10 МВт. Изображения предоставлены: Ad Astra Rocket Company

Другими словами, Чанг Диас допускает дальнейшие разработки, которые позволят создать такой реактор.

Зубрин, однако, заявил: «Тот факт, что администрация [Обамы] не прилагает усилий для разработки космического ядерного реактора любого типа, не говоря уже о гигантском сверхсовременном реакторе, необходимом для гипердвигателя VASIMR, свидетельствует о том, что программа проводится на основе ложных предпосылок».

Исследовательский документ НАСА 2011 года « Многомегаватная ядерная космическая энергия замкнутого цикла МГД с использованием неравновесной рабочей плазмы He/Xe » Рона Дж. Литчфорда и Нобухиро Харада указывает на то, что такие разработки осуществимы в ближайшем будущем.

Независимо от того, жизнеспособный двигатель VASIMR или нет, в 2015 году НАСА заключило с фирмой Чанга Диаса — Ad Astra Rocket Company™ — трехлетний контракт на 9 миллионов долларов. До сих пор двигатель VASIMR вырабатывал пятьдесят киловатт за одну минуту, что еще далеко от цели Чанга Диаса в 200 мегаватт.

В нынешнем виде двигатель VASIMR использует аргон в качестве топлива. Первая ступень ракеты нагревает аргон до состояния плазмы и впрыскивает его в ракету-носитель. Там радиочастота возбуждает ионы в процессе, называемом ионно-циклотронным резонансным нагревом. Набирая энергию, они превращаются в поток перегретой плазмы и ускоряются в задней части ракеты.

Видео предоставлено компанией Ad Astra Rocket

 

Метки: Путешествие на Марс Диапазон

Коллин Скочик

Коллин Р. Скочик был очарован космическим полетом с момента первого полета космического корабля «Колумбия» в апреле 1981 года. Он часто посещает мероприятия, организованные Фондом стипендий астронавтов, и встречался с много астронавтов в своем опыте в Космическом центре Кеннеди. Он является плодовитым автором научной фантастики, а также статей, связанных с наукой и космосом.

В дополнение к серии «Путешествие в неизвестность» он также написал сборник рассказов «Будущие жизни!», научно-фантастический роман «Сны звезд» и роман-катастрофу «Солнечные лучи». Его первая печатная продажа была «Астероид Этерния» в журнале «Встречи». Когда он не пишет, он обеспечивает скрытые субтитры для слабослышащих.