Sử dụng tên lửa hóa học truyền thống, một chuyến đi tới Sao Hỏa - nhanh nhất - kéo dài 6 tháng. Công ty tên lửa Ad Astra đã thử nghiệm một tên lửa plasma gọi là động cơ VASIMR VX-200, chạy ở tốc độ 201 kilowatt trong buồng chân không, lần đầu tiên vượt qua mốc 200 kilowatt. Ngay bây giờ, tên lửa đó là tên lửa plasma mạnh nhất thế giới, Franklin Chang-Diaz, cựu phi hành gia NASA và CEO của Ad Astra, nói. Công ty cũng đã ký thỏa thuận với NASA để thử nghiệm động cơ VASIMR 200 kilowatt trên Trạm vũ trụ quốc tế vào năm 2013.
Các thử nghiệm trên ISS sẽ cung cấp các lần tăng định kỳ cho trạm vũ trụ, chúng giảm dần độ cao do lực cản của khí quyển. Tăng tốc ISS hiện được cung cấp bởi tàu vũ trụ với các máy đẩy thông thường, tiêu thụ khoảng 7,5 tấn nhiên liệu mỗi năm. Bằng cách cắt giảm số tiền này xuống còn 0,3 tấn, Chang-Diaz ước tính rằng VASIMR có thể tiết kiệm cho NASA hàng triệu đô la mỗi năm.
Cuộc thử nghiệm tuần trước là lần đầu tiên một nguyên mẫu quy mô nhỏ của công ty tên lửa Động cơ tên lửa VASIMR (Var biến cụ thể Impulse Magnetoplasma Rocket) đã được chứng minh toàn bộ sức mạnh.
Động cơ plasma, hoặc ion sử dụng sóng vô tuyến để đốt nóng các loại khí như hydro, argon và neon, tạo ra plasma nóng. Từ trường buộc plasma tích điện ra phía sau động cơ, tạo ra lực đẩy theo hướng ngược lại.
Chúng cung cấp lực đẩy ít hơn nhiều tại một thời điểm nhất định so với các tên lửa hóa học, điều đó có nghĩa là chúng có thể tự mình thoát khỏi lực hấp dẫn của Trái đất. Thêm vào đó, động cơ ion chỉ hoạt động trong chân không. Nhưng một khi ở trong không gian, chúng có thể đẩy liên tục trong nhiều năm, như gió đẩy thuyền buồm, tăng tốc dần dần cho đến khi phương tiện di chuyển nhanh hơn tên lửa hóa học. Chúng chỉ tạo ra một pound lực đẩy, nhưng trong không gian đủ để di chuyển 2 tấn hàng hóa.
Do vận tốc cao có thể, cần ít nhiên liệu hơn so với động cơ thông thường.
Hiện tại, tàu vũ trụ Dawn, trên đường tới các tiểu hành tinh Ceres và Vesta, sử dụng lực đẩy ion, sẽ cho phép nó quay quanh Vesta, sau đó rời đi và hướng về Ceres. Đây không phải là có thể với tên lửa thông thường. Ngoài ra, trong các động cơ ion không gian có vận tốc gấp mười lần so với tên lửa hóa học.
Lực đẩy của tên lửa được đo bằng Newton (1 Newton khoảng 1/4 pound). Sự thúc đẩy cụ thể là một cách để mô tả hiệu quả của động cơ tên lửa và được đo bằng thời gian (giây). Nó đại diện cho xung lực (thay đổi động lượng) trên mỗi đơn vị nhiên liệu. Xung lực cụ thể càng cao thì càng cần ít nhiên liệu để đạt được một lượng động lượng nhất định.
Động cơ Dawn Dawn có xung lực cụ thể là 3100 giây và lực đẩy 90 mNewtons. Một tên lửa hóa học trên tàu vũ trụ có thể có lực đẩy lên tới 500 Newton và xung lực cụ thể dưới 1000 giây.
VASIMR có 4 lực đẩy Newton (0,9 pound) với xung lực cụ thể khoảng 6.000 giây.
VASIMR có hai tính năng quan trọng bổ sung để phân biệt với các hệ thống đẩy plasma khác. Nó có khả năng thay đổi các thông số khí thải (lực đẩy và xung lực cụ thể) để phù hợp tối ưu với các yêu cầu nhiệm vụ. Điều này dẫn đến thời gian chuyến đi thấp nhất với tải trọng cao nhất cho một tải nhiên liệu nhất định.
Ngoài ra, VASIMR không có điện cực vật lý tiếp xúc với plasma, kéo dài tuổi thọ của động cơ và cho phép mật độ năng lượng cao hơn so với các thiết kế khác.
Để thực hiện chuyến đi tới Sao Hỏa trong 39 ngày, một động cơ ion VASIMR 10 đến 20 megawatt sẽ cần phải được kết hợp với năng lượng hạt nhân để rút ngắn đáng kể thời gian vận chuyển của con người giữa các hành tinh. Chuyến đi càng ngắn, các phi hành gia sẽ càng ít phải tiếp xúc với bức xạ không gian và môi trường vi trọng lực, cả hai đều là những trở ngại đáng kể cho các nhiệm vụ trên Sao Hỏa.
Động cơ sẽ hoạt động bằng cách bắn liên tục trong nửa đầu của chuyến bay để tăng tốc, sau đó chuyển sang vô hiệu hóa tàu vũ trụ trong nửa sau. Ngoài ra, VASIMR có thể cho phép hủy bỏ Trái đất nếu các vấn đề phát triển trong giai đoạn đầu của nhiệm vụ, một khả năng không có sẵn cho các động cơ thông thường.
VASIMR cũng có thể được điều chỉnh để xử lý trọng tải cao của các nhiệm vụ robot và đẩy các nhiệm vụ chở hàng với phần khối lượng tải trọng rất lớn. Thời gian chuyến đi và khối lượng tải trọng là những hạn chế lớn của tên lửa nhiệt thông thường và hạt nhân vì xung lực đặc biệt thấp của chúng.
Chang-Diaz đã nghiên cứu phát triển khái niệm VASIMR từ năm 1979, trước khi thành lập Ad Astra vào năm 2005 để tiếp tục phát triển dự án.
Nguồn: PhysOrg
