A Roszatom orosz állami atomenergetikai vállalat szakemberei egy olyan plazmahajtómű kifejlesztését jelentették be, amellyel lehetővé válhat, hogy az azzal felszerelt űrhajók egy-két hónap alatt jussanak el a Marsra – közölte a Roszatom szerdán.
A tájékoztatás szerint a plazma rakétahajtómű laboratóriumi prototípus mágneses plazmagyorsítón alapul, megnövelt tolóerő paraméterekkel és nagy fajlagos impulzussal rendelkezik.
A plazmahajtóművet az oroszországi nukleáris tudományos, mérnöki és technológiai fejlesztésekre irányuló átfogó program keretében hozták létre.
A változtatható impulzussűrűségű üzemmódban a mágnesplazma rakétahajtás teljesítménye eléri a 300 kilowattot.
Az ilyen hajtóművekkel ellátott űrhajó lényesen különbözik a kémiai meghajtásúaktól. Utóbbiak esetében az üzemanyag és az oxidálóanyag égésével keletkező gáz hajtja az űrhajót.
A plazmahajtómű a töltéssel rendelkező részecskék kiáramlása során fellépő reakcióerőt használja fel. Ezeket a részecskéket a hajtóművön belül elektrosztatikus térrel gyorsítják fel. A plazmahajtómű a kémiaival elérhetetlen sebességre képes, emellett hatékonyan használja fel a rendelkezésre álló üzemanyagot, tízszeresére csökkentve a szükséges mennyiséget – részletezték.
„Jelenleg a Mars elérése a hagyományos hajtóművel működő űrhajóval csaknem egy évig tartana csupán oda, és ez a kozmikus sugárzás nagy dózisa miatt veszélyt jelentene az űrhajósokra. A plazmahajtóművek használatával 30-60 napra rövidülhet az utazás, vagyis lehetőség nyílik arra, hogy az űrhajós megtegye az oda-visszautat a Marsra. A prototípus elkészítése a projekt egyik legfontosabb állomása, hiszen ettől függ, hogy egy ilyen hajtómű használható lesz-e a jövőben az űrbeli +nukleáris vontatók+ esetében és összességében sikerül-e csökkenteni az előállítás költségeit” – magyarázta a közleményben Alekszej Voronov, a Roszatom troicki kutatóintézetének tudományos főigazgató-helyettese.
A készülő plazmahajtómű és más hasonló eszközök prototípusának tesztelésére kísérleti állomást építettek Troickban, amelynek kulcsfelszerelése az a vákuumkamra, amelynek átmérője 4, hossza pedig 14 méter.
A kamrát a tervek szerint egyedi, nagy teljesítményű vákuumszivattyús és hőelvezető rendszerekkel szerelik fel, amelyekkel a világűrbeli körülményeket tudják szimulálni.
Ahhoz, hogy meghatározzuk az űrhajó szükséges sebességét a Marsra való eljutáshoz 60 nap alatt, először a Föld és a Mars közötti távolságot kell figyelembe vennünk.
1. Föld-Mars távolság
A Föld és a Mars közötti távolság változó, mivel mindkét bolygó elliptikus pályán kering a Nap körül. Az átlagos távolság a két bolygó között:
Minimális távolság: kb. 54,6 millió km
Maximális távolság: kb. 401 millió km
Átlagos távolság: kb. 225 millió km
Mivel a valós küldetések általában a legkedvezőbb indítási ablakban történnek (amikor a Mars és a Föld viszonylag közel vannak egymáshoz), egy átlagos küldetésnél a távolságot kb. 100 millió km – 150 millió km körülire vehetjük.
2. Szükséges sebesség kiszámítása
A sebességet az alábbi egyszerű képlettel számolhatjuk:
𝑣 = 𝑑/𝑡 – ahol: v = sebesség (km/s), d = távolság (km), t = idő (másodperc)
Mivel 60 nap alatt kell elérni a Marsot, az időt másodpercben számoljuk ki:
𝑡=60×24×60×60=5184000 másodperc
Most kiszámítjuk a szükséges sebességet három különböző esetben: minimális, átlagos és maximális távolság esetén.
Az űrhajónak a következő sebességgel kell haladnia, hogy 60 nap alatt elérje a Marsot:
Minimális távolság esetén (54,6 millió km): 10,53 km/s
Átlagos távolság esetén (150 millió km): 28,94 km/s
Maximális távolság esetén (401 millió km): 77,35 km/s
Összehasonlításképpen a jelenlegi űrszondák és űrhajók sebessége:
A Parker Solar Probe a Nap közelében 700 000 km/h (kb. 194 km/s) sebességgel halad.
A Voyager 1 sebessége 17 km/s.
Az Apollo-program űrhajói kb. 11 km/s sebességgel utaztak a Hold felé.
Ez azt jelenti, hogy egy átlagos Mars-küldetéshez szükséges sebesség (kb. 29 km/s) meghaladja a jelenlegi emberes űrhajók sebességét, ezért a jelenlegi technológiákkal valószínűleg hosszabb utazási idővel kellene számolni.
