Ρώσοι επιστήμονες έκαναν μια φοβερή ανακάλυψη: Κινητήρες πλασματος θα μας πηγαίνουν στον Άρη σε 30 ημέρες
Στην αδυσώπητη προσπάθεια να κάνουν τα ταξίδια στον Άρη συντομότερα και ασφαλέστερα, οι Ρώσοι επιστήμονες έκαναν μια τρομερή αποκάλυψη: Ένα σύστημα πρόωσης με βάση το πλάσμα θα μπορούσε να μειώσει τη διέλευση Γης-Άρη σε μόλις 30 έως 60 ημέρες. Αυτό είναι ένα δραματικό άλμα από μια τυπική εκτίμηση περίπου 9 μηνών χρόνου ταξιδιού για να φτάσουμεστον Κόκκινο Πλανήτη, πιθανώς ακόμη και έως και ένα χρόνο για επανδρωμένες αποστολές.
{inAds}
Αυτό που κάνει το ρωσικό έργο αξιοσημείωτο είναι η υπόσχεσή του να κλιμακώσει την πρόωση πλάσματος πολύ πέρα από τις υπάρχουσες εφαρμογές. Εάν πετύχει, θα μπορούσε να σηματοδοτήσει ένα σημείο καμπής στα διαπλανητικά ταξίδια. Θα μετέτρεπε τους κινητήρες πλάσματος από αθόρυβους συντηρητές τροχιάς στους κύριους κινητήρες ικανούς να οδηγήσουν διαστημόπλοια σε εκατομμύρια μίλια μέσω του ηλιακού συστήματος.
Στην αδυσώπητη προσπάθεια να κάνουν τα ταξίδια στον Άρη συντομότερα και ασφαλέστερα, οι Ρώσοι επιστήμονες γύρισαν πρόσφατα τα κεφάλια τους με έναν τολμηρό ισχυρισμό: Ένα σύστημα πρόωσης με βάση το πλάσμα θα μπορούσε να μειώσει τη διέλευση Γης-Άρη σε μόλις 30 έως 60 ημέρες. Αυτό είναι ένα δραματικό άλμα από μια τυπική εκτίμηση περίπου 9 μηνών χρόνου κρουαζιέρας για να φτάσετε στον Κόκκινο Πλανήτη, πιθανώς ακόμη και έως και ένα χρόνο για επανδρωμένες αποστολές.
Αυτός ο σχεδιασμός επιτρέπει στην ταχύτητα εξάτμισης των σωματιδίων να φτάσει περίπου τα 100 km/s (περίπου 62 μίλια ανά δευτερόλεπτο), που είναι πολύ πάνω από 2 έως 4,5 km/s ταχύτητες εξάτμισης τυπικές των χημικών πυραύλων. Το πρωτότυπο φέρεται να λειτουργεί σε παλμική-περιοδική λειτουργία με μέση ισχύ 300 kW.
Η ώθηση επί του παρόντος είναι μέτρια (της τάξης των 6 newton), η οποία είναι χαμηλή σε σύγκριση με τους χημικούς πυραύλους, αλλά στους κινητήρες πλάσματος, η ιδέα είναι να εφαρμοστεί συνεχής επιτάχυνση για μεγάλες διάρκειες για να αυξηθεί σταδιακά η υψηλή ταχύτητα. Η ομάδα της Rosatom ισχυρίζεται ότι το πρωτότυπο θα μπορούσε ήδη να λειτουργήσει για περισσότερες από 2.400 ώρες, τις οποίες θεωρούν επαρκείς για μια αποστολή στον Άρη σύμφωνα με το θεωρητικό τους σχέδιο. Στόχος τους είναι να κατασκευάσουν μια έκδοση του κινητήρα έτοιμη για πτήση έως το 2030.
Αυτό που κάνει το ρωσικό έργο αξιοσημείωτο είναι η υπόσχεσή του να κλιμακώσει την πρόωση πλάσματος πολύ πέρα από τις υπάρχουσες εφαρμογές. Εάν πετύχει, θα μπορούσε να σηματοδοτήσει ένα σημείο καμπής στα διαπλανητικά ταξίδια. Θα μετέτρεπε τους κινητήρες πλάσματος από αθόρυβους συντηρητές τροχιάς στους κύριους κινητήρες ικανούς να οδηγήσουν διαστημόπλοια σε εκατομμύρια μίλια μέσω του ηλιακού συστήματος.
Στην αδυσώπητη προσπάθεια να κάνουν τα ταξίδια στον Άρη συντομότερα και ασφαλέστερα, οι Ρώσοι επιστήμονες γύρισαν πρόσφατα τα κεφάλια τους με έναν τολμηρό ισχυρισμό: Ένα σύστημα πρόωσης με βάση το πλάσμα θα μπορούσε να μειώσει τη διέλευση Γης-Άρη σε μόλις 30 έως 60 ημέρες. Αυτό είναι ένα δραματικό άλμα από μια τυπική εκτίμηση περίπου 9 μηνών χρόνου κρουαζιέρας για να φτάσετε στον Κόκκινο Πλανήτη, πιθανώς ακόμη και έως και ένα χρόνο για επανδρωμένες αποστολές.
Πώς λειτουργεί η νέα μηχανή πλάσματος
Ρώσοι επιστήμονες από την κρατική Rosatom κατασκεύασαν ένα εργαστηριακό πρωτότυπο ενός ηλεκτρικού πυραύλου πλάσματος, βασισμένο σε έναν μαγνητικό επιταχυντή πλάσματος. Στην ουσία, αντί να καίει χημικό καύσιμο και οξειδωτικό για να παράγει ζεστό αέριο που αποβάλλεται για ώθηση, αυτός ο κινητήρας ιονίζει ένα λειτουργικό ρευστό (στην περίπτωση της Rosatom, υδρογόνο) σε πλάσμα (φορτισμένα σωματίδια). Στη συνέχεια, χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητικά πεδία για να επιταχύνει αυτά τα φορτισμένα σωματίδια σε πολύ υψηλές ταχύτητες και να τα αποβάλει, ωθώντας το διαστημόπλοιο προς τα εμπρός.Αυτός ο σχεδιασμός επιτρέπει στην ταχύτητα εξάτμισης των σωματιδίων να φτάσει περίπου τα 100 km/s (περίπου 62 μίλια ανά δευτερόλεπτο), που είναι πολύ πάνω από 2 έως 4,5 km/s ταχύτητες εξάτμισης τυπικές των χημικών πυραύλων. Το πρωτότυπο φέρεται να λειτουργεί σε παλμική-περιοδική λειτουργία με μέση ισχύ 300 kW.
Η ώθηση επί του παρόντος είναι μέτρια (της τάξης των 6 newton), η οποία είναι χαμηλή σε σύγκριση με τους χημικούς πυραύλους, αλλά στους κινητήρες πλάσματος, η ιδέα είναι να εφαρμοστεί συνεχής επιτάχυνση για μεγάλες διάρκειες για να αυξηθεί σταδιακά η υψηλή ταχύτητα. Η ομάδα της Rosatom ισχυρίζεται ότι το πρωτότυπο θα μπορούσε ήδη να λειτουργήσει για περισσότερες από 2.400 ώρες, τις οποίες θεωρούν επαρκείς για μια αποστολή στον Άρη σύμφωνα με το θεωρητικό τους σχέδιο. Στόχος τους είναι να κατασκευάσουν μια έκδοση του κινητήρα έτοιμη για πτήση έως το 2030.
{inAds}
Σε σύγκριση με τους χημικούς πυραυλοκινητήρες, το θεμελιώδες εμπόριο είναι μεταξύ ώσης και απόδοσης. Οι χημικοί πύραυλοι μπορούν να παράγουν πολύ υψηλή ώθηση, η οποία απαιτείται για εκτόξευση και γρήγορους ελιγμούς. Ωστόσο, καίνε προωθητικό αναποτελεσματικά και περιορίζονται από τους χημικούς ενεργειακούς περιορισμούς των αντιδράσεων καυσίμου-οξειδωτικού. Οι κινητήρες πλάσματος, αντίθετα, προσφέρουν πολύ μεγαλύτερη απόδοση προωθητικού και υψηλότερες ταχύτητες εξάτμισης, καθιστώντας τους πιο κατάλληλους για μεγάλη, παρατεταμένη επιτάχυνση στο διάστημα. Ο ρωσικός σχεδιασμός θα βασίζεται σε συμβατικούς πυραύλους για να ανυψώσει το διαστημόπλοιο σε τροχιά και στη συνέχεια θα μεταβεί στον κινητήρα πλάσματος για τη φάση διέλευσης του Άρη.
Η επίτευξη του Άρη σε 30 έως 60 ημέρες θα απαιτούσε μέσες ταχύτητες πολύ μεγαλύτερες από αυτές που μπορεί να επιτύχει το σημερινό διαστημόπλοιο. Επί του παρόντος, οι αποστολές στον Άρη διαρκούν έως και 9 μήνες κατά μέσο όρο, ανάλογα με την πλανητική ευθυγράμμιση, τους περιορισμούς καυσίμου και τις στρατηγικές μεταφοράς τροχιάς.
Η αποστολή Deep Space 1 της NASA, που εκτοξεύτηκε το 1998, χρησιμοποίησε πρόωση ιόντων για να επιτύχει μια συγκεκριμένη ώθηση (ένα μέτρο της απόδοσης ώσης) 3.100 δευτερολέπτων. Αυτό είναι περίπου δέκα φορές υψηλότερο από αυτό των χημικών πυραύλων. Αυτή η αποτελεσματικότητα υπογραμμίζει τη σημασία των κινητήρων πλάσματος για το μέλλον των ταξιδιών στο βαθύ διάστημα. Το 2023, η NASA χρησιμοποίησε προωθητήρες φαινομένου Hall για να ταξιδέψει στον πλούσιο σε μέταλλα αστεροειδή Psyche. Αυτή η αποστολή αναμένεται να φτάσει στον προορισμό της το 2029, επιδεικνύοντας τη σκοπιμότητα χρήσης ηλεκτρικής πρόωσης για διαστημικά ταξίδια μεγάλης διάρκειας.
Προσθέτοντας σε αυτή τη δυναμική, ένας νέος ρωσικός κινητήρας πλάσματος υπόσχεται ακόμη υψηλότερη απόδοση και διαρκή ώθηση, επιτρέποντας ενδεχομένως πολύ μικρότερους χρόνους ταξιδιού στον Άρη και πέρα από αυτόν. Εάν είναι επιτυχής, μια τέτοια τεχνολογία θα μπορούσε να σηματοδοτήσει ένα σημείο καμπής στην πρόωση στο βαθύ διάστημα και να ξεκλειδώσει ταχύτερες, πιο φιλόδοξες αποστολές σε όλο το ηλιακό μας σύστημα.
Σε σύγκριση με τους χημικούς πυραυλοκινητήρες, το θεμελιώδες εμπόριο είναι μεταξύ ώσης και απόδοσης. Οι χημικοί πύραυλοι μπορούν να παράγουν πολύ υψηλή ώθηση, η οποία απαιτείται για εκτόξευση και γρήγορους ελιγμούς. Ωστόσο, καίνε προωθητικό αναποτελεσματικά και περιορίζονται από τους χημικούς ενεργειακούς περιορισμούς των αντιδράσεων καυσίμου-οξειδωτικού. Οι κινητήρες πλάσματος, αντίθετα, προσφέρουν πολύ μεγαλύτερη απόδοση προωθητικού και υψηλότερες ταχύτητες εξάτμισης, καθιστώντας τους πιο κατάλληλους για μεγάλη, παρατεταμένη επιτάχυνση στο διάστημα. Ο ρωσικός σχεδιασμός θα βασίζεται σε συμβατικούς πυραύλους για να ανυψώσει το διαστημόπλοιο σε τροχιά και στη συνέχεια θα μεταβεί στον κινητήρα πλάσματος για τη φάση διέλευσης του Άρη.
Η επίτευξη του Άρη σε 30 έως 60 ημέρες θα απαιτούσε μέσες ταχύτητες πολύ μεγαλύτερες από αυτές που μπορεί να επιτύχει το σημερινό διαστημόπλοιο. Επί του παρόντος, οι αποστολές στον Άρη διαρκούν έως και 9 μήνες κατά μέσο όρο, ανάλογα με την πλανητική ευθυγράμμιση, τους περιορισμούς καυσίμου και τις στρατηγικές μεταφοράς τροχιάς.
Η αποστολή Deep Space 1 της NASA, που εκτοξεύτηκε το 1998, χρησιμοποίησε πρόωση ιόντων για να επιτύχει μια συγκεκριμένη ώθηση (ένα μέτρο της απόδοσης ώσης) 3.100 δευτερολέπτων. Αυτό είναι περίπου δέκα φορές υψηλότερο από αυτό των χημικών πυραύλων. Αυτή η αποτελεσματικότητα υπογραμμίζει τη σημασία των κινητήρων πλάσματος για το μέλλον των ταξιδιών στο βαθύ διάστημα. Το 2023, η NASA χρησιμοποίησε προωθητήρες φαινομένου Hall για να ταξιδέψει στον πλούσιο σε μέταλλα αστεροειδή Psyche. Αυτή η αποστολή αναμένεται να φτάσει στον προορισμό της το 2029, επιδεικνύοντας τη σκοπιμότητα χρήσης ηλεκτρικής πρόωσης για διαστημικά ταξίδια μεγάλης διάρκειας.
Προσθέτοντας σε αυτή τη δυναμική, ένας νέος ρωσικός κινητήρας πλάσματος υπόσχεται ακόμη υψηλότερη απόδοση και διαρκή ώθηση, επιτρέποντας ενδεχομένως πολύ μικρότερους χρόνους ταξιδιού στον Άρη και πέρα από αυτόν. Εάν είναι επιτυχής, μια τέτοια τεχνολογία θα μπορούσε να σηματοδοτήσει ένα σημείο καμπής στην πρόωση στο βαθύ διάστημα και να ξεκλειδώσει ταχύτερες, πιο φιλόδοξες αποστολές σε όλο το ηλιακό μας σύστημα.
