רקטת מגנטו-פלזמה בעלת מתקף סגולי משתנה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
מספר מנועי VASIMIR המניעים כלי טיס בחלל (רשמי אומן).

רקטת מגנטו-פלזמה בעלת מתקף סגולי משתנה (באנגלית: Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket, בקיצור VASIMR) היא מדחף אלקטרומגנטי להנעת חלליות. המדחף משתמש בגלי רדיו כדי ליינן ולחמם דלק, ובשדות מגנטיים כדי להאיץ את הפלזמה ליצירת דחף. זהו אחד מכמה סוגים של מערכות הנעה חשמליות לחללית.

הרקטה מכונה לעתים מדחף פלזמי אלקטרו-תרמי או רקטת מגנטו-פלזמה אלקטרו-תרמית.

השיטה של חימום הפלזמה המשמשת ב-VASIMR פותחה במקור כתוצאה ממחקר להיתוך גרעיני. מדחף ה-VASIMR נועד לגשר על הפער בין מדחף בעל דחף גבוה ומתקף סגולי נמוך, לבין מדחף בעל דחף נמוך ומתקף סגולי גבוה. מדחף ה-VASIM מסוגל לתפקד בכל אחד מהמצבים. המדען האמריקאי פרנקלין צ'אנג-דיאז, אסטרונאוט נאס"א לשעבר, המציא את המושג VASIMR ועובד על פיתוחו מאז 1979. יחידות VASIMR לפיתוח ובדיקה מורכבות על ידי חברת הרקטות אד אסטרה (Ad Astra Rocket Company או AARC), שבסיסה בעיר יוסטון, טקסס, ארצות הברית[1].

עיצוב ופעולה[עריכת קוד מקור | עריכה]

הרקטה משתמשת בגלים אלקטרומגנטיים ליינון וחימום פלזמה המואצת באמצעות שדות מגנטיים ליצירת דחף[2]. אחד היתרונות של VASIMR היא שאין במנוע אלקטרודות, דבר המסיר את בעיית השחיקה שמקצרת את חיי המנוע במודלים אחרים כמו מנוע יונים. יתר על כן, כיוון שכל חלק ב-VASIMR מוגן מגנטית ואינו בא במגע ישיר עם הפלזמה, העמידות הפוטנציאלית של מנוע זה גדולה מזו של מנועי יון/פלזמה אחרים[2].

למעשה, ניתן לתאר את ה-VASIMR כזרבובית מתכנסת-מסתעפת ליונים ואלקטרונים. הדלק (גז ניטראלי כגון ארגון או קסנון) מוזרק בהתחלה לגליל חלול. עם כניסתו למנוע, הגז מחומם ל"פלזמה קרה" על ידי אנטנת תדר רדיו הליקון (הידועה גם בתור "מצמד") שמפציצה את הגז עם גלים אלקטרומגנטיים, משחררת אלקטרונים מאטומי הארגון או קסנון ומשאירה פלזמה המורכבת מיונים ואלקטרונים משוחררים, הממשיכים במורד תא המנוע. על ידי שינוי כמות האנרגיה, המיועדת לחימום באמצעות גלי הרדיו, ואת כמות הדלק הנמסרת ליצירת הפלזמה, VASIMR מסוגל לייצר דחף גבוה ומתקף סגולי נמוך, או דחף נמוך ומתקף סגולי גבוה[3]. בשלב השני, אלקטרומגנט חזק דוחס את הפלזמה המיוננת בצורה דומה לזרבובית מתכנסת-מסתעפת הדוחסת גז במנועי רקטות מסורתיים.

מצמד שני, הידוע בשם יון ציקלוטרון החימום (ICH), פולט גלים אלקטרומגנטיים בתהודה בתוך המסלולים של יונים ואלקטרונים כשהם נוסעים דרך המנוע. תהודה של הגלים והפלזמה מושגת באמצעות הפחתה של השדה המגנטי בחלק זה של המנוע אשר מאטה את התנועה הסיבובית של חלקיקי הפלזמה. חלק זה מחמם את הפלזמה לטמפרטורות של 1,000,000 קלווין - פי 173 מהטמפרטורה על פני השמש.

תנועה של יונים ואלקטרונים דרך המנוע יכולה להיות מקורבת על ידי קווים מקבילים לקירות המנוע; עם זאת, החלקיקים מקיפים למעשה את אותם קווים בזמן שהם נעים דרך המנוע. בשלב הסופי, ההיסתעפות, המנוע מכיל שדות מגנטיים הולכים ומתרחבים המאלצים את היונים ואלקטרונים לצאת ממנו במסלול ספירלי, בכיוון מקביל והפוך לתנועה קדימה של החללית. המהירויות המושגות הן עד 50,000 מטרים לשנייה[3][4]

יתרונות וחסרונות במודל[עריכת קוד מקור | עריכה]

בניגוד לתהליכי חימום רגילים של תהודת ציקלוטרון, ב-VASIMR נפלטים יונים מייד דרך הנחיר המגנטי, בטרם יספיקו לפזר חום. בהתבסס על עבודה תאורטית חדשה שנעשתה בשנת 2004 על ידי Arefiev ו-Breizman, כמעט כל האנרגיה בגל היון ציקלוטרון מועברת באופן אחיד לפלזמה המיוננת בפעם אחת בזמן תהליך קליטת הציקלוטרון. דבר זה מאפשר ליונים לעזוב את הזרבובית המגנטית עם פיזור אנרגיה צר מאוד, ומערכת מגנטית פשוטה וקומפקטית באופן משמעותי במנוע[3].

VASIMR אינו משתמש באלקטרודות; במקום זאת הוא מגן על רוב רכיבי החומרה מן הפלזמה, ולכן מבטל את שחיקת האלקטרודה - המקור העיקרי לבלאי במנועי יונים[5]. בהשוואה למנועי רקטות מסורתיים בעלי צנרת מורכבת מאוד, שסתומים, כוננים ומשאבות-הטורבו, VASIMR חסר כמעט את כל החלקים הנעים מעיצובו (מלבד חלקים מחשיבות משנית כמו שסתומי גז), דבר הממקסם את עמידותו לטווח הארוך[6].

עם זאת, כמה בעיות חדשות צצות, כמו אינטראקציה עם שדות מגנטיים חזקים ופסולת החום. הכח הגדול יחסית שבו פועל VASIMR מייצר הרבה פסולת חום, ממנה יש להיפטר מבלי ליצור עומס תרמי ולחץ תרמי מיותר על החומרים בהם נעשה שימוש. אלקטרומגנטים מוליכים רבי עוצמה, המיועדים להכיל פלזמה חמה, יוצרים שדות מגנטיים בגודלי טסלה[7]. הם יכולים לגרום לבעיות רכיבים אחרים בחללית וגם ליצור מומנט פיתול לא רצוי על ידי אינטראקציה עם המגנטוספירה.

מחקר ופיתוח[עריכת קוד מקור | עריכה]

תא ואקום לבדיקות, המכיל VASIMR בעלת כוח של 50 קילוואט, פעל ב-ASPL בשנים 2005-2006.

הניסוי הראשון ב-VASIMR נערך ב-MIT בשנת 1983 ביחידת פלזמה עם מראה מגנטית. שיפורים חשובים הוכנסו למודל הרקטות בשנות ה-90, ובהם שימוש במקור "הליקון" לפלזמה, שהחליף את אקדח הפלזמה הראשוני שתוכנן במקור וביטול השימוש באלקטרודות - מאפיין חשוב ביותר להבטחת האמינות וחיי מנוע ארוכים. פטנט חדש הוענק בשנת 2002.

בשנת 1995, הוקמה המעבדה להנעה מתקדמת בחלל (ASPL) במרכז החלל ג'ונסון של נאס"א, יוסטון בבניין של מתקן ההדרכה סאני קרטר. מכשיר מראה מגנטית הובא מ-MIT. ניסוי הפלזמה הראשון ביוסטון נערך באמצעות מקור פלזמה של גלי מיקרוגל. נוצר שיתוף פעולה עם אוניברסיטת יוסטון, אוניברסיטת טקסס באוסטין, אוניברסיטת רייס ומוסדות אקדמיים אחרים.

בשנת 1998, בוצע ניסוי הפלזמה הליקון הראשון ב-ASPL. הוחלט על שמם הרשמי של VASIMR וניסוי VASIMR (שם הניסוי: VX). בשנת 1998 הפרויקט VX-10  הריץ רקטות עד 10 קילוואט בפריקות ההליקון, בשנת 2002 VX-25 הריץ עד 25 קילוואט וה-VX-50 עד 50 קילוואט של פריקת הפלזמה. בחודש מרץ 2000, קיבלה קבוצת VASIMR את פרס הכוכב, פרס לאומי של רוטרי עבור הישגים בחלל[8]. בשנת 2005 הושגו פריצות דרך גדולות במעבדות ASPL כולל ייצור פלזמה מלא ויעיל והאצה של יוני הפלזמה בשלב השני של הרקטה. VASIMR מודל מנוע VX-50 הוכיח את עצמו כבעל יכולת דחף של 0.5 ניוטון (0.1 lbf)[9]. נתונים שפורסמו על המנוע VX-50, בעל יכולת יצור של 50 קילוואט מכלל כוח תדר הרדיו, הראו יעילות ICRF (שלב שני) של 59% המחושבים כ: 90% NA יעילות צימוד  × 65% NB יעילות להאצת מהירות יון. התקווה הייתה שהיעילות הכוללת של המנוע תוגבר על ידי דרוג של רמות כוח[9].

חברת אד אסטרה (AARC) התאגדה בדלאוור ב-14 בינואר 2005. ב-23 ביוני 2005, אד אסטרה ונאס"א חתמו על הסכם חלל ראשון (Space Act Agreement) כדי להפריט את הטכנולוגיה VASIMR[10]. ב-8 ביולי 2005, פרנקלין צ'אנג-דיאז פרש מנאס"א לאחר 25 שנות שירות. מועצת המנהלים של אד אסטרה הוקמה וד"ר דיאז מונה ליו"ר ומנכ"ל ב-15 ביולי 2005. בחודש יולי 2006, אד אסטרה (AARC) פתחה חברה בת בקוסטה ריקה בעיר ליבריה בקמפוס אוניברסיטת "כדור הארץ". בחודש דצמבר 2006, AARC-קוסטה ריקה ביצעה ניסוי פלזמה ראשון במכשיר VX-CR המשתמש ביינון הליקון של ארגון.

ניסוי VASIMR של[כ] 100 קילוואט הורץ בהצלחה ב 2007 והוכיח ייצור פלזמה יעיל עם עלות יינון נמוכה מ -100 eV[11]. פלט הפלזמה VX-100 היה פי שלושה מהשיא הקודם של VX-50. באותה השנה, עברה חברת אד אסטרה ממתקן נאס"א לבניין משלה בוובסטר, טקסס[12].

לדגם VX-100 הייתה צפויה יעילות של 80% בהאצת מהירות יון NB[9][13]. עם זאת, היו הפסדים נוספים (קטנים יותר) הקשורים להמרה של זרם חשמלי ישר לכוח בצורת תדר רדיו ולצריכת האנרגיה של ציוד העזר של המגנטים מוליכי-העל. לשם השוואה,  בשנת 2009, המודלים המתקדמים ביותר של מנועי יונים שכבר נוסו כגון HiPEP של נאס"א פעלו בסך הכל ביעילות 80% של אנרגיית דחף / PPU[14].

פיתוח של מנוע 200 קילוואט[עריכת קוד מקור | עריכה]

ב-24 באוקטובר 2008 הודיעה החברה כי מנוע הפלזמה מסוג VX-200 - מנוע-הליקון של השלב הראשון ( או משדר מצב מוצק בתדרים גבוהים) הפך למיבצעי. טכנולוגית המפתח שמאפשרת עיבוד הכח של גלי הרדיו במוצק, הפכה יעילה מאוד והגיעה ל-98% יעילות. פריקת הליקון משתמשת ב-30 קילוואט של גלי רדיו כדי להמיר גז ארגון לפלזמה. יתר 170 הקילוואט של הכוח מוקצים להעברת אנרגיה ולהאצה של פלזמה בחלק השני של המנוע באמצעות חימום תהודת יון ציקלוטרון[15].

בהתבסס על נתונים שפורסמו מבדיקת VX-100 קודמת[7], היה צפוי שלמנוע VX-200 תהיה יעילות מערכת של 60-65%, רמת דחף של 5 ניוטון ומתקף סגולי אופטימאלי סביב 5,000 שניות על ידי שימוש בארגון כדלק בעלות נמוכה. אחד הנושאים שלא נוסו היה פוטנציאל לעומת דחף בפועל; כלומר, אם הפלזמה החמה מתנתקת מהרקטות בפועל. בעיה נוספת היא ניהול פסולת חום. כ-60% מהאנרגיה שמושקעת הופכת לאנרגיה קינטית שימושית. חלק גדול מ-40% הנותרים הינו עלות יינון משנית מחציית הפלזמה את קווי השדה המגנטיים ומסטיית פליטה אשר מומרים לבסוף לפסולת חום (ראה נצילות). ניהול וסילוק פסולת החום הם קריטיים כדי לאפשר פעולה רציפה של מנוע VASIMR.[16]

בין אפריל לספטמבר 2009, בוצעו ניסויים על אב טיפוס VX-200 עם מגנטים מוליכי-על בעוצמה של 2 טסלה משולבים במלואם. מגנטים אלו הרחיבו בהצלחה את טווח הכח של VASIMR ליכולתו המבצעית המלאה של 200 קילוואט[17].

במהלך חודש נובמבר 2010, נערכו בדיקות נסיקה למשך זמן ארוך עם עוצמה מלאה של מנוע VX-200 כשהוא מגיע למצב יציב ב-25 שניות. בכך אומתו מאפייני עיצוב בסיסיים[18].

תוצאות שהוצגו לנאס"א ולאקדמיה בינואר 2011 אישרו כי נקודת התכנון ליעילות אופטימלית ב-VX-200 היא 50 קמ"ש מהירות פליטה, או מתקף סגולי של 5,000 שניות. על סמך נתונים אלה, הושגה יעילות מדחף של 72% על ידי אד אסטרה[19], כשהיעילות הכוללת של המערכת (המרת זרם חשמל ישיר לדחף) של 60% (מאחר שיעילות המרת החשמל לתדר רדיו עולה על 95%) כשהדלק הוא ארגון.[20].

VX-200 ביצע יותר מ-10,000 נסיקות מנוע עד 2013, תוך הוכחת יעילות בדחף העולה על 70%, כשהדלק הוא ארגון והמנוע במלוא העוצמה, בהשואה לשימוש במקור אנרגיה של תדרי רדיו.[21].

בדיקת הפוטנציאל בתחנת החלל הבינלאומית[עריכת קוד מקור | עריכה]

ב-8 בדצמבר 2008, חתמה אד אסטרה על הסכם עם נאס"א על מנת להסדיר את המקום והבדיקה של גרסת הטיסה של VF-200, בתחנת החלל הבינלאומית (ISS),[22]. אך התוכנית בוטלה בשנת 2015.

בתחילת שנת 2009, דווח שתאריך ההשקה המוקדם ביותר האפשרי היה 2012. באפריל 2014.[23]. שיגורו היה צפוי בשנת 2016.[24] הסיבה לעיכובים בפרויקט יוחסו למימון; וביוני 2014, פרנקלין צ'אנג-דיאז ציין כי לא סביר שהפרויקט ימשיך אלא אם כן תקבל אד אסטרה את כספי חוק חלל (SAA) מנאס"א[25].

מאחר שהכח הזמין בתחנת החלל הבינלאומית הוא פחות מ-200 קילוואט, מנוע VASIMR יכלול מערכת סוללה הנטענת בטפטוף המאפשרת פולסים של דחף במשך 15 דקות. בדיקה של המנוע בתחנת החלל הבינלאומית היא יקרת ערך, מכיוון שהתחנה מקיפה את כדור הארץ בגובה נמוך וחווה גרר ברמות גבוהות יחסית באטמוספירה, מה שמצריך את החזרתה לגובה התיקני אחת לתקופה. נכון לעכשיו, ההגבהה מחדש נעשית על ידי רקטות כימיות. מבחן VASIMR על תחנת החלל עשוי להוביל ליכולת שמירה של התחנה הזו, או תחנת חלל דומה, במסלול יציב בעלות שהיא 5% מהעלות המשוערת הנוכחית של-210,000,000 $ לשנה.[10]

אד אסטרה ערכה FDR רשמי ל-VF-200 עם נאס"א ב-26 ביוני 2013[21]. התוכניות בוטלו מאוחר יותר במרס 2015[26].

VF-200[עריכת קוד מקור | עריכה]

המדחף VF-200 המוגדר כשיר לטיסה מורכב משתי יחידות VASIMIR של 100 קילוואט עם דיפולים מגנטיים הפוכים, כך שאין מומנט כוח המשפיע על תחנת החלל כאשר מגנטי המדחף עובדים. VF-200-1 הוא יחידת הטיסה הראשונה והיה אמור להיבדק בחלל כשהוא מוצמד לתחנת החלל הבינלאומית. התוכנית נזנחה במרס 2015[27][26].

שותפות נאס"א[עריכת קוד מקור | עריכה]

בחודש יוני 2005, אד אסטרה חתמה על הסכם חוק החלל (Space Act Agreement) הראשון שלה עם נאס"א שהוביל לפיתוחו של מנוע VASIMR. ב-10 בדצמבר 2007 נחתם הסכם נוסף מסוג זה בשם "Umbrella" שעסק בעניינה של סוכנות החלל ב VASIMR. ההסכם קבע מסגרת לשיתוף פעולה בין הצדדים והגדרת תנאים כלליים המסדירים היבטים שונים במערכת היחסים המתמשכת בין השתיים[12]. ב-8 בדצמבר 2008, נאס"א ואד אסטרה חתמו על הסכם חוק חלל שיוכל להוביל לבדיקת טיסת חלל של VASIMR על תחנת החלל הבינלאומית[28]. ב-2 במרס 2011, אד אסטרה ומרכז החלל ג'ונסון של נאס"א חתמו על הסכם שיתוף פעולה במשימות מחקר, ניתוח ופיתוח של פעילות מגנט קריוגני שיימצא בחלל ושל מערכות הנעה חשמליות הנמצאות עתה בשלבי פיתוח על ידי אד אסטרה[29]. נכון לפברואר 2011, נאס"א הקצתה 100 איש לפרויקט עם אד אסטרה למען שילוב VF-200 בתחנת החלל[30]. ב-16 בדצמבר 2013, נחתם הסכם גג לחמש שנים נוספות[31].

VX-200S[עריכת קוד מקור | עריכה]

בחודש מרץ 2015, הודיעה אד אסטרה על זכייתה בפרס בסך 10,000,000 $ מנאס"א, על מנת לקדם את מוכנות הטכנולוגיה של מנוע VASIMR נוסף, ה-VX-200SS (האותיות SS מיצגות את המילים מצב יציב, באנגלית: steady state) וזאת כדי לענות על הצרכים של מגוון משימות בחלל העמוק[32][33].

יישומים עתידיים אפשריים[עריכת קוד מקור | עריכה]

VASIMR אינו מתאים לשיגור מטענים מכדור הארץ לחלל בשל יחס נמוך של דחף למשקל והצורך שלו בוואקום לשם תפעול. במקום זאת, הוא יתפקד כשלב עליון בהעברת מטען, ויצמצם את כמות הדלק הנדרשת לתחבורה בחלל. המנוע צפוי לבצע את הפונקציות הבאות בעלות נמוכה בהרבה מזו של טכנולוגיות כימיות:

  • גרירת תחנות חלל סובבות כדור הארץ חזרה למסלולן לאחר שהנמיכו גובה (גרר פיצוי - drag compensation[34]).
  • משלוח מטען לירח.
  • מיצוב מחדש של לוויינים.
  • תדלוק חוזר, תחזוקה ותיקון של לוויינים.
  • ניצול חוזר של משאבים בחלל.
  • משימות רובוטיות מהירות ביותר בחלל העמוק.

יישומים אחרים ל VASIMR כגון תחבורה מהירה של אנשים למאדים ידרשו כוח גבוה מאוד ומקור אנרגיית בעל מסה נמוכה כגון כור גרעיני. מנהל נאס"א, צ'ארלס בולדן, אמר כי טכנולוגית VASIMR יכולה להיות פריצת הדרך הטכנולוגית שתצמצם את זמן הנסיעה למאדים מ-2.5 שנים ל-5 חודשים[35].

בחודש אוגוסט 2008, טים גלובר, מנהל מחלקת פיתוח באד אסטרה, הצהיר בפומבי כי היישום הצפוי הראשון של מנוע VASIMR הוא "גרירת דברים [מטען לא-אנושי] ממסלול נמוך סביב כדור הארץ למסלול נמוך סביב הירח" והביע בכך תמיכה למאמצי נאס"א לחזרה לירח.[36]

שימוש כגרר בחלל או רכב העברה מסלולית[עריכת קוד מקור | עריכה]

היישום החשוב ביותר בעתיד הקרוב של חללית המונעת על ידי VASIMR הוא הובלת מטענים. מחקרים רבים הראו כי, למרות זמן נסיעה ארוך יותר, חללית המונעת על ידי VASIMR תהיה הרבה יותר יעילה בהעברת סחורות בחלל מרקטות כימיות מסורתיות. רכב העברה מסלולית (OTV), במהותו "גורר בחלל", המונע על ידי מנוע VF-200 יחיד, יהיה מסוגל להעביר 7 טונות של מטען ממסלול נמוך סביב כדור הארץ (LEO) למסלול נמוך סביב הירח (LLO) תוך פרק זמן של שישה חודשים. נאס"א מתכננת אספקת 34 טון של מטען שימושי ל-LLO בטיסה אחת עם רכב המונע באופן כימי ושורף 60 טונות דלק. לאותו מסע, OTV היה צריך להשתמש ב 5 מנועי VF-200, המופעלים על ידי מערך סולארי בהספק של מגוואט אחד, וב-8 טון של ארגון. המסה הכוללת של OTV תהיה בסדר גודל של 49 טון (דלק למסע לשני הכיוונים: 9 טון, חומרה: 6 טון, מטען: 34 טון). ניתן להפחית את זמן המסע על ידי נשיאת עומסים קלים ו/או שימוש ביותר דלק ארגון והשנקת VASIMR עד לקבלת דחף גבוה יותר בתנאי פעולה פחות יעילים (מתקף סגולי נמוך יותר). לדוגמה, OTV ריק בנסיעה חזרה לכדור הארץ עובר את המרחק ב-23 יום במתקף סגולי אופטימלי של 5,000 שניות או בכ-14 יום במתקף סגולי של 3,000 שניות. המסה הכוללת של ה-OTV המתוכנן של נאס"א (כולל מבנה, מערך סולארי, מיכל דלק, אוויוניקה, דלק ומטען) הוערכה ב-100 טון (נסיעה ארוכה 98.4 טון; נסיעה קצרה 110 טון)[37]. בהשוואה לחללית המונעת כימית, היא מאפשרת להכפיל כמעט את קיבולת המטען, אך דורשת מערכים סולאריים גדולים עוד יותר (או מקור אחר של כוח) המסוגלים לספק 2 מגוואט.

נכון לאוקטובר 2010, אד אסטרה פועלת לניצול טכנולוגית VASIMR למשימות גרירה בחלל כדי לעזור "לנקות את הבעיה ההולכת וגדלה של אשפת החלל". נכון ל-2010, אד אסטרה קיוותה להציע הצעה מסחרית לדור הראשון עד שנת 2014[38]. שום מוצר מסחרי לא הוצע.

מאדים ב-39 ימים[עריכת קוד מקור | עריכה]

כדי לנהל מסע מאויש ל"מאדים ב 39 יום בלבד"[39][40][41], VASIMR תצטרך כוח חשמלי באופן שיכול להיות מועבר רק על ידי הנעה גרעינית המיצרת חשמל. הכוח יופק באמצעות כור ביקוע גרעיני בחלל[42]. הכור עשוי להשתמש במנוע רנקין / ברייטון / סטירלינג מסורתי כגון זה שמשמש את הכור SAFE-400 (מחזור ברייטון) או הכור Duff Kilopower (מחזור סטירלינג) להמרת חום לחשמל[43]. עם זאת, עדיף שהמרת הכוח תבוסס על מנוע ללא חלקים נעים וקיטור, תוך שימוש בטכנולוגיית תא כגון: תרמו לחימום (כולל המרת כוח תרמית מבוססת גרפן)[44][45][46], תרמי-חשמלי, תרמו פוטו-וולטאי, תרמיונית ומגנטו הידרודינמי. ייתכן שייעשה שימוש בטכנולוגיות שעדיין לא התגלו או חומרים אלקטרותרמיים להמרת אנרגיית חום (שהיא קרינת גוף שחור וגם רטט תרמי קינטי של מולקולות וחלקיקים אחרים) לאנרגיית זרם חשמלית (של אלקטרונים נעים דרך מעגל חשמלי). כדי למנוע את הצורך ב"רדיאטור בגודל מגרש כדורגל" (רוברט זוברין) בשביל "כור בהספק של 200,000 קילוואט (200 מגוואט) עם יחס כוח לצפיפות מסה של 1000 ואט לקילו" (פרנקלין צ'אנג-דיאז)[47][48], כור זה צריך גם טכנולוגיה יעילה ללכידת חום כדי לסלק את פסולת החום[49]. לשם השוואה, צוללת תקיפה מהירה מסוג "זאב הים" (Seawolf) משתמשת בכור עם הספק של 34 מגוואט, ותחנת הגרעין "Pilgrim" משתמשת בכור עם הספק של 690 מגוואט.

משימות הקרובות לשמש יותר מצדק[עריכת קוד מקור | עריכה]

מרחקו של כוכב הלכת צדק מן השמש הינו מעט יותר מ-5 יחידות אסטרונומיות (AU) בממוצע, ומקבל רק 4% מאור השמש שמקבל כדור הארץ[50]. למסע לקרס (ממוצע של 2.8 AU מהשמש), מאדים (1.5 AU), הירח (1.0 AU) או שני כוכבי הלכת הקרובים יותר לשמש מאשר כדור הארץ (נוגה (0.7 AU) וחמה (0.4 AU)), בנוסף לתאים תרמים לביקוע הגרעיני, ניתן להשתמש בטכנולוגית תאי פוטו שמש, באמצעות פנלים סולאריים גדולים ויעילים יותר בחללית. ניתן להדפיס פנלים סולאריים גדולים מספיק במדפסת תלת-ממדי בחלל על ידי חברות כגון תעשיות החלל העמוק ותאגיד רצועות ללא הגבלה. נאס"א העניקה להן 100,000 $ ו 500,000 $ בהתאמה (אוגוסט 2013) כדי ללמוד את התהליך[51][52].

ביקורת על VASIMR מרוברט זוברין[עריכת קוד מקור | עריכה]

המשתתף במשימה המאוישת למאדים רוברט זוברין היה ביקורתי כלפי VASIMR. לדבריו, המנוע יעיל פחות ממנועים חשמליים אחרים שכבר זמינים ובנוסף אין מקור כוח שיתאים להפעלתו. זוברין גם מאמין שאין הכרח בהנעה חשמלית כדי להגיע למאדים ולכן אין להקצות תקציבים לפיתוחה[53]. אד אסטרה הגיבה לביקורת בהודעה לעיתונות המתייחסת להפעלת חלליות מאוישות מהירות מאוד למאדים: "ברור כשמש שטכנולוגית הכור הגרעינית, הנדרשת למשימות כגון אלה, אינה זמינה כיום ונחוצה [בה] התקדמות גדולה בנושאי עיצוב הכור והמרת הכוח". תוכנית "מאדים ישיר" (Mars Direct) של זוברין גם נזקקת לכורים גרעיניים, אם כי למטרות אחרות מאשר שיפור יכולות ההנעה באופן ישיר, למשל כדי לייצר דלק על פני מאדים. חברת אד אסטרה טענה עוד, כי "בטווח הקרוב, באמצעות אנרגיה סולארית חשמלית ברמות של 100 קילוואט עד 1 מגוואט, מדחף VASIMR יוכל להעביר מטענים כבדים למאדים באמצעות אחד עד ארבעה מדחפי הדור הראשון בלבד ובארכיטקטורות מנוע פשוטות יחסית"[54].

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

מסמכי נאס"א

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ "About us". Ad Astra Rocket Company. בדיקה אחרונה ב-22 בפברואר 2014. 
  2. ^ 2.0 2.1 Billings, Lee (29 בספטמבר 2009). "A Rocket for the 21st Century". Seed. בדיקה אחרונה ב-30 בספטמבר 2009. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Tim W. Glover (February 13–17, 2005). "Principal VASIMR Results and Present Objectives". Space Technology and Applications International Forum. בדיקה אחרונה ב-27 בפברואר 2010. 
  4. ^ Ad Astra Rocket Company (2009). "Technology". Ad Astra Rocket Company. בדיקה אחרונה ב-10 בדצמבר 2012. 
  5. ^ Jared P. Squire; Franklin R. Chang Díaz; Verlin T. Jacobson; Tim W. Glover; F. Wally Baity; Richard H. Goulding; Roger Bengtson et al. "EXPERIMENTAL RESEARCH PROGRESS TOWARD THE VASIMR ENGINE". 28th International Electric Propulsion Conference, Toulouse, France, 17–21 March 2003. 28th International Electric Propulsion Conference. בדיקה אחרונה ב-7 בפברואר 2014. 
  6. ^ "More About NASA Rockets". About Facts Net. בדיקה אחרונה ב-7 בפברואר 2014. 
  7. ^ 7.0 7.1 Jared P. Squire (September 5–6, 2008). "VASIMR Performance Measurements at Powers Exceeding 50 kW and Lunar Robotic Mission Applications". International Interdisciplinary Symposium on Gaseous and Liquid Plasmas. בדיקה אחרונה ב-27 בפברואר 2010. 
  8. ^ http://www.adastrarocket.com/aarc/history
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 Squire, Jared P (September 17–20, 2007). "High Power VASIMR Experiments using Deuterium, Neon and Argon". International Electric Propulsion Conference 2007. בדיקה אחרונה ב-27 בפברואר 2010. 
  10. ^ 10.0 10.1 "Executive summary". Ad Astra Rocket Company. 24 בינואר 2010. בדיקה אחרונה ב-27 בפברואר 2010. 
  11. ^ "Ad Astra’s VX-100 test bed achieves record plasma performance". PRESS RELEASE 061207, June 12, 2007. Ad Astra. בדיקה אחרונה ב-7 בפברואר 2014. 
  12. ^ 12.0 12.1 "Ad Astra Rocket Company and NASA sign second collaborative agreement relating to the VASIMR™ engine". PRESS RELEASE 101207, December 10, 2007 (הודעה לעיתונות). Ad Astra Rocket Company. 10 בדצמבר 2007. 
  13. ^ Bering, Edgar A (January 9–12, 2006). "Recent Improvements In Ionization Costs And Ion Cyclotron Heating Efficiency In The VASIMR Engine". AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. בדיקה אחרונה ב-27 בפברואר 2010. 
  14. ^ Elliott, Frederick W (July 11–14, 2004). "An Overview of the High Power Electric Propulsion (HiPEP) Project". AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. בדיקה אחרונה ב-27 בפברואר 2010. 
  15. ^ "VASIMR VX-200 first stage achieves full power rating" (הודעה לעיתונות). Ad Astra Rocket Company. 24 באוקטובר 2008. בדיקה אחרונה ב-27 בפברואר 2010. 
  16. ^ de Faoite, Daithí; Browne, David J; Chang-Díaz, Franklin R; Stanton, Kenneth T (17 בנובמבר 2011). "A review of the processing, composition, and temperature-dependent mechanical and thermal properties of dielectric technical ceramics". Journal of Materials Science (Springer Netherlands). Bibcode:2012JMatS..47.4211F. doi:10.1007/s10853-011-6140-1. 
  17. ^ "VASIMR VX-200 reaches 200 kW power milestone" (הודעה לעיתונות). Ad Astra Rocket Company. 30 בספטמבר 2011. בדיקה אחרונה ב-24 בפברואר 2012. 
  18. ^ Benwl (15 בדצמבר 2010). "Video of VASIMR VX-200 firing for 25 seconds at full power rating". Ad Astra Rocket Company. בדיקה אחרונה ב-4 בינואר 2011. 
  19. ^ Longmier, Benjamin. "VASIMR VX-200 Performance Measurements and Helicon Throttle Tables Using Argon and Krypton". IEPC-2011. 
  20. ^ Glover, Tim (19 בינואר 2011). "VASIMR VX-200 Performance and Near-term SEP Capability for Unmanned Mars Flight". UTexas.edu. בדיקה אחרונה ב-31 בינואר 2011. 
  21. ^ 21.0 21.1 Ilin, Andrew V.; Gilman, Daniel A.; Carter, Mark D.; Chang Díaz, Franklin R.; Squire, Jared P.; Farrias, Joseph E. (2013). "VASIMR Solar Powered Missions for NEA Retrieval and NEA Deflection". 33rd International Electric Propulsion Conference. October 6–10, 2013. Washington, D.C. IEPC-2013-336. 
  22. ^ Trinidad, Katherine (17 בדצמבר 2008). "NASA Administrator Hails Agreement with Ad Astra" (הודעה לעיתונות). NASA.gov. בדיקה אחרונה ב-24 בפברואר 2012. 
  23. ^ Avril, Tom (20 בפברואר 2009). "Recycling urine among space feats An alumnus astronaut details adventures". philly.com. בדיקה אחרונה ב-30 בנובמבר 2014. 
  24. ^ Nadis, Steve (18 באפריל 2014). "The Revolutionary Rocket That Could Shuttle Humans to Mars". Discover magazine. בדיקה אחרונה ב-30 בנובמבר 2014. 
  25. ^ Carreau, Mark (יוני 2014). "Ad Astra's Commercial Propulsion Ambitions Stall". Aviation Week. עמ' 3. בדיקה אחרונה ב-30 בנובמבר 2014. 
  26. ^ 26.0 26.1 NASA nixes Ad Astra rocket test on the space station. SEN News, Irene Klotz. 17 March 2015.
  27. ^ "International Space Station Mission". Ad Astra Rocket Company. 2011. בדיקה אחרונה ב-8 בפברואר 2011. The VX-200 will provide the critical data set to build the VF-200-1, the first flight unit, to be tested in space aboard the International Space Station (ISS). The electrical energy will come from ISS at low power level, be stored in batteries and used to fire the engine at 200 kW. 
  28. ^ "NASA and Ad Astra Rocket Company sign Agreement for flight test of the VASIMR rocket engine aboard the International Space Station" (הודעה לעיתונות). Ad Astra. 12 בדצמבר 2008. 
  29. ^ "Ad Astra and NASA sign support agreement on VASIMR technology" (הודעה לעיתונות). Ad Astra. 8 במרץ 2011. 
  30. ^ Lindsay, Clark S. (7 בפברואר 2011). "Briefs: Japan & commercial crew; VASIMR on ISS update; Delta IV Heavy liftoff flames". HobbySpace.com. אורכב מ-המקור ב-November 2, 2011. בדיקה אחרונה ב-8 בפברואר 2011. About 100 NASA people are now working with AAR on the project. AAR is negotiating with NASA for a launcher and the leading contender currently is Orbital Science's Taurus II. The VASIMR system will provide re-boost for the station plus it can also offer access to its 50 kWh batteries when not in operation. The thruster can fire for up to 15 minutes at 200 kW. The lab prototype has exceeded thruster output by a factor of two over the requirements set for the ISS version. 
  31. ^ "Ad Astra Rocket Company and NASA Sign New Agreements on VASIMR Development" (הודעה לעיתונות). Ad Astra. 19 בדצמבר 2013. בדיקה אחרונה ב-1 בינואר 2014. 
  32. ^ AD ASTRA ROCKET COMPANY WINS MAJOR NASA ADVANCED PROPULSION CONTRACT. PRESS RELEASE 033115, March 31, 2015
  33. ^ NASA Announces New Partnerships with U.S. Industry for Key Deep-Space Capabilities. March 30, 2015.
  34. ^ http://www.adastrarocket.com/aarc/drag-compensation
  35. ^ Morring, Frank (2010). "Commercial Route". Aviation Week & Space Technology (McGraw Hill) 172 (6): 20–23. 
  36. ^ Irene Klotz (7 באוגוסט 2008). "Plasma Rocket May Be Tested at Space Station". Discovery News. בדיקה אחרונה ב-27 בפברואר 2010. .
  37. ^ Tim W. Glover (September 17–20, 2007). "Projected Lunar Cargo Capabilities of High-Power VASIMR Propulsion". International Electric Propulsion Conference. בדיקה אחרונה ב-27 בפברואר 2010. 
  38. ^ "Rocket Company Launches Stock Offering". TicoTimes (San Jose, Costa Rica), 2010-10-01. accessed October 2, 2010.
  39. ^ Video: "Mars in 39 Days?: the VASIMR Plasma Engine. Franklin Chang-Diaz, Ph.D."
  40. ^ Video: "Nasa - People travel to Mars in 39 days, Very Cool Technology"
  41. ^ Video: "39 Days to Mars"
  42. ^ David Buden, Space Nuclear Fission Electric Power System: Book 3: Space Nuclear Propulsion and Power
  43. ^ Los Alamos National Laboratory News, Nov. 26, 2012: Researchers test novel power system for space travel
  44. ^ Technology Review, March 5, 2012: Graphene Battery Turns Ambient Heat Into Electric Current
  45. ^ Scientific Reports, Aug. 22, 2012: Graphene-based photovoltaic cells for near-field thermal energy conversion
  46. ^ MIT News, Oct. 7, 2011: Graphene shows unusual thermoelectric response to light
  47. ^ Video: VASIMR Debate/The VASIMR Hoax - Dr. Robert Zubrin - 14th International Mars Society Convention, Time Index 14:30
  48. ^ More Discussion: NASA Spaceflight Forum: Topic: Vasimr: A true game changer? Role of Vasimir in future programs
  49. ^ Phys.org, Jul 16, 2013: New thermocell could harvest waste heat
  50. ^ David Buden, Space Nuclear Fission Electric Power System: Book 3: Space Nuclear Propulsion and Power, page 3 chart: Solar Flux in the Solar System (Ceres added to chart)
  51. ^ NASA: SpiderFab: Process for On-Orbit Construction of Kilometer-Scale Apertures
  52. ^ Citizens in Space: SpiderFab: 3D Printing in Space
  53. ^ Zubrin, Robert (13 ביולי 2011). "The VASIMR Hoax". 
  54. ^ "Facts About the VASIMR® Engine and its Development". Ad Astra Rocket Company. 15 ביולי 2011.