La première expérience VASIMR a été menée au Massachusetts Institute of Technology en 1983. Des améliorations importantes ont été introduites dans les années 1990, notamment l’utilisation de la source à plasma helicon, qui a remplacé le pistolet à plasma initialement envisagé et ses électrodes, ajoutant à la durabilité et à la longue durée de vie.
En 2010, Ad Astra Rocket Company (AARC) était responsable du développement de VASIMR, signant le premier accord de l’Acte spatial le 23 juin 2005 pour privatiser la technologie VASIMR. Franklin Chang Díaz est le président-directeur général d’Ad Astra et la société disposait d’un centre d’essais au Libéria, au Costa Rica, sur le campus de l’Université de la Terre.
VX-10 à VX-50Edit
En 1998, la première expérience de plasma helicon a été réalisée à l’ASPL. L’expérience VASIMR (VX) 10 en 1998 a obtenu une décharge plasma helicon RF jusqu’à 10 kW et VX-25 en 2002 jusqu’à 25 kW. En 2005, les progrès de l’ASPL comprenaient une production de plasma complète et efficace et une accélération des ions plasma avec la poussée VX-50 de 50 kW, 0,5 newtons (0,1 lbf). Les données publiées sur le VX-50 de 50 kW ont montré que l’efficacité électrique était de 59% sur la base d’une efficacité de couplage de 90% et d’une efficacité d’augmentation de la vitesse ionique de 65%.
VX-100Edit
L’expérience VASIMR de 100 kilowatts s’est déroulée avec succès en 2007 et a démontré une production de plasma efficace avec un coût d’ionisation inférieur à 100 eV. La sortie plasma du VX-100 a triplé l’enregistrement antérieur du VX-50.
Le VX-100 devait avoir une efficacité d’amplification de la vitesse des ions de 80%, mais n’a pas pu atteindre cette efficacité en raison des pertes dues à la conversion du courant électrique continu en puissance radiofréquence et de l’équipement auxiliaire pour l’aimant supraconducteur. En revanche, les conceptions de moteurs ioniques de pointe éprouvées de 2009, telles que la Propulsion électrique Haute Puissance (HiPEP) de la NASA, fonctionnaient à une efficacité énergétique totale du propulseur / PPU de 80%.
VX-200modifier
Le 24 octobre 2008, la société a annoncé dans un communiqué de presse que le composant de génération de plasma helicon du moteur VX-200 de 200 kW était opérationnel. La technologie clé, le traitement de l’alimentation DC-RF à semi-conducteurs, a atteint une efficacité de 98%. La décharge helicon a utilisé 30 kW d’ondes radio pour transformer le gaz argon en plasma. Les 170 kW restants ont été alloués à l’accélération du plasma dans la deuxième partie du moteur, via un chauffage par résonance cyclotronique ionique.
Sur la base des données des tests VX-100, il était prévu que, si jamais des supraconducteurs à température ambiante étaient découverts, le moteur VX-200 aurait une efficacité du système de 60 à 65% et un niveau de poussée potentiel de 5 N. L’impulsion spécifique optimale semblait être d’environ 5 000 s en utilisant un propulseur à argon à faible coût. L’une des questions encore non testées était de savoir si le plasma chaud s’était réellement détaché de la fusée. Un autre problème était la gestion de la chaleur résiduelle. Environ 60% de l’énergie d’entrée est devenue de l’énergie cinétique utile. Une grande partie des 40% restants sont des ionisations secondaires du plasma traversant des lignes de champ magnétique et la divergence des gaz d’échappement. Une partie importante de ces 40 % était constituée de chaleur résiduelle (voir efficacité de conversion de l’énergie). La gestion et le rejet de cette chaleur perdue sont essentiels.
Entre avril et septembre 2009, des essais de 200 kW ont été effectués sur le prototype VX-200 avec des aimants supraconducteurs 2tesla alimentés séparément et non pris en compte dans les calculs d' »efficacité ». En novembre 2010, des essais de tir de longue durée à pleine puissance ont été effectués, atteignant un fonctionnement en régime permanent pendant 25 secondes et validant les caractéristiques de conception de base.
Les résultats présentés en janvier 2011 ont confirmé que le point de conception pour une efficacité optimale sur le VX-200 est une vitesse d’échappement de 50 km / s, soit un Isp de 5000 s. Le VX-200 de 200 kW avait exécuté plus de 10 000 tirs de moteur avec du propergol argon à pleine puissance en 2013, démontrant une efficacité du propulseur supérieure à 70% par rapport à la puissance d’entrée RF.
VX-200SSEdit
En mars 2015, Ad Astra a annoncé une récompense de 10 millions de dollars de la NASA pour faire progresser la préparation technologique de la prochaine version du moteur VASIMR, le VX-200SS, afin de répondre aux besoins des missions spatiales profondes. Le SS dans le nom signifie « état stationnaire », car l’un des objectifs de l’essai de longue durée est de démontrer un fonctionnement continu à l’état stationnaire thermique.
En août 2016, Ad Astra a annoncé l’achèvement des jalons pour la première année de son contrat de 3 ans avec la NASA. Cela a permis les premiers tirs plasma de haute puissance des moteurs, avec un objectif déclaré d’atteindre 100 heures et 100 kW d’ici mi-2018. En août 2017, la société a annoncé avoir terminé ses jalons de l’année 2 pour le moteur-fusée à plasma électrique VASIMR. La NASA a autorisé Ad Astra à passer à l’année 3 après avoir examiné l’achèvement d’un test cumulatif de 10 heures du moteur VX-200SS à 100 kW. Il semble que la conception prévue de 200 kW fonctionne à 100 kW pour des raisons qui ne sont pas mentionnées dans le communiqué de presse.
En août 2019, Ad Astra a annoncé la réussite des tests d’une unité de traitement de puissance (PPU) radiofréquence (RF) de nouvelle génération pour le moteur VASIMR, construite par Aethera Technologies Ltd. du Canada. Ad Astra a déclaré une puissance de 120 kW et > 97% d’efficacité électrique / RF, et que, avec 52 kg, le nouveau PPU RF est environ 10 fois plus léger que les PPU des propulseurs électriques concurrents (rapport puissance / poids: 2,31 kW / kg)