Utilizando cohetes químicos tradicionales, un viaje a Marte, como máximo, dura 6 meses. Ad Astra Rocket Company probó un cohete de plasma llamado motor VASIMR VX-200, que funcionaba a 201 kilovatios en una cámara de vacío, pasando la marca de 200 kilovatios por primera vez. "Es el cohete de plasma más poderoso del mundo en este momento", dice Franklin Chang-Díaz, ex astronauta de la NASA y CEO de Ad Astra. La compañía también ha firmado un acuerdo con la NASA para probar un motor VASIMR de 200 kilovatios en la Estación Espacial Internacional en 2013.
Las pruebas en la ISS proporcionarían aumentos periódicos a la estación espacial, que baja gradualmente de altitud debido al arrastre atmosférico. Actualmente, las naves espaciales proporcionan propulsores ISS con propulsores convencionales, que consumen aproximadamente 7.5 toneladas de propulsor por año. Al reducir esta cantidad a 0.3 toneladas, Chang-Díaz estima que VASIMR podría ahorrarle a la NASA millones de dólares por año.
La prueba de la semana pasada fue la primera vez que se demostró a plena potencia un prototipo a pequeña escala del motor de cohete VASIMR (cohete de magnetoplasma de impulso específico variable) de la compañía.
Los motores de iones o plasma utilizan ondas de radio para calentar gases como hidrógeno, argón y neón, creando plasma caliente. Los campos magnéticos obligan al plasma cargado a salir de la parte posterior del motor, produciendo empuje en la dirección opuesta.
Proporcionan mucho menos empuje en un momento dado que los cohetes químicos, lo que significa que no pueden liberarse de la gravedad de la Tierra por sí solos. Además, los motores de iones solo funcionan en el vacío. Pero una vez en el espacio, pueden dar un empujón continuo durante años, como el viento empujando un velero, acelerando gradualmente hasta que el vehículo se mueva más rápido que los cohetes químicos. Solo producen una libra de empuje, pero en el espacio es suficiente para mover 2 toneladas de carga.
Debido a la alta velocidad que es posible, se requiere menos combustible que en los motores convencionales.
Actualmente, la nave espacial Dawn, en su camino hacia los asteroides Ceres y Vesta, usa propulsión de iones, lo que le permitirá orbitar a Vesta, luego partir y dirigirse a Ceres. Esto no es posible con cohetes convencionales. Además, en el espacio, los motores de iones tienen una velocidad diez veces mayor que la de los cohetes químicos.
El empuje del cohete se mide en Newtons (1 Newton es aproximadamente 1/4 de libra). El impulso específico es una forma de describir la eficiencia de los motores de cohetes y se mide en tiempo (segundos). Representa el impulso (cambio de momento) por unidad de propelente. Cuanto mayor es el impulso específico, menos propulsor se necesita para ganar una cantidad determinada de impulso.
Los motores de Dawn tienen un impulso específico de 3100 segundos y un empuje de 90 mNewtons. Un cohete químico en una nave espacial podría tener un empuje de hasta 500 Newtons y un impulso específico de menos de 1000 segundos.
El VASIMR tiene 4 Newtons de empuje (0.9 libras) con un impulso específico de aproximadamente 6,000 segundos.
El VASIMR tiene dos características importantes adicionales que lo distinguen de otros sistemas de propulsión por plasma. Tiene la capacidad de variar los parámetros de escape (empuje e impulso específico) para cumplir de manera óptima los requisitos de la misión. Esto da como resultado el tiempo de viaje más bajo con la carga útil más alta para una carga de combustible dada.
Además, VASIMR no tiene electrodos físicos en contacto con el plasma, lo que prolonga la vida útil del motor y permite una mayor densidad de potencia que en otros diseños.
Para hacer un viaje a Marte en 39 días, se necesitaría un motor iónico con motor VASIMR de 10 a 20 megavatios junto con la energía nuclear para acortar drásticamente los tiempos de tránsito humano entre los planetas. Cuanto más corto sea el viaje, menos tiempo los astronautas estarán expuestos a la radiación espacial y a un ambiente de microgravedad, los cuales son obstáculos importantes para las misiones a Marte.
El motor funcionaría disparando continuamente durante la primera mitad del vuelo para acelerar, luego girando para desacelerar la nave espacial para la segunda mitad. Además, VASIMR podría permitir un aborto a la Tierra si se desarrollaran problemas durante las primeras fases de la misión, una capacidad que no está disponible para los motores convencionales.
VASIMR también podría adaptarse para manejar las altas cargas útiles de las misiones robóticas y propulsar misiones de carga con una fracción de masa de carga útil muy grande. Los tiempos de disparo y la masa útil son las principales limitaciones de los cohetes térmicos convencionales y nucleares debido a su impulso específico inherentemente bajo.
Chang-Diaz ha estado trabajando en el desarrollo del concepto VASIMR desde 1979, antes de fundar Ad Astra en 2005 para desarrollar aún más el proyecto.
Fuente: PhysOrg
