可変比インパルス磁気プラズマロケット

最初のVASIMR実験は1983年にマサチューセッツ工科大学で行われた。 1990年代には、当初想定されていたプラズマガンとその電極を置き換えたヘリコンプラズマ源の使用など、耐久性と長寿命を追加する重要な改良が導入された。

2010年現在、Ad Astra Rocket Company(AARC)がVASIMRの開発を担当しており、2005年6月23日にVASIMR技術を民営化するための最初の宇宙法協定に署名した。 フランクリン-チャン-ディアスはAd Astraの会長兼CEOであり、同社はコスタリカのリベリアに地球大学のキャンパス内に試験施設を持っていた。

VX-10からVX-50edit

1998年、ASPLで最初のヘリコンプラズマ実験が行われました。 VASIMR実験(VX)10は1998年に最大10kWのヘリコンRFプラズマ放電を達成し、VX-25は2002年に最大25kWのを達成した。 2005年までに、ASPLの進歩には、50kW、0.5ニュートン(0.1lbf)の推力VX-50による完全かつ効率的なプラズマ生成とプラズマイオンの加速が含まれていた。 50kW VX-50の公表されたデータは、59%の結合効率と65%のイオン速度昇圧効率に基づいて、電気効率を示しました。

VX-100edit

100キロワットのVASIMR実験は、2007年までに成功し、100eV以下のイオン化コストで効率的なプラズマ生成を実証しました。 VX-100プラズマ出力は、VX-50の以前の記録を三倍にしました。

VX-100はイオン速度昇圧効率が80%と予想されていましたが、直流電流の高周波電力への変換や超電導磁石の補助装置による損失により、この効率を達成することができませんでした。 対照的に、2009年のNASAのHigh Power Electric Propulsion(HiPEP)などの最先端の実績のあるイオンエンジンの設計は、スラスター/PPUの総エネルギー効率が80%で動作しました。

VX-200edit

フルパワーのvx-200血しょうエンジン、完全な磁界の両方の段階を用いる

2008年10月24日、同社はプレスリリースで、200kW vx-200エンジンのヘリコンプラズマ発生部品が稼働状態に達したことを発表した。 主要な可能にする技術、ソリッドステートDC-RFパワー処理は、98%の効率に達しました。 ヘリコン放電は、アルゴンガスをプラズマに変えるために30kWの電波を使用した。 残りの170kWの電力は、イオンサイクロトロン共鳴加熱を介して、エンジンの第二部のプラズマの加速のために割り当てられた。

VX-100試験のデータに基づいて、室温超伝導体が発見された場合、VX-200エンジンはシステム効率60-65%、潜在的な推力レベル5Nであることが期待されていた。 残りの未テストの問題の1つは、熱いプラズマが実際にロケットから切り離されたかどうかでした。 もう一つの問題は廃熱管理でした。 入力エネルギーの約60%が有用な運動エネルギーとなった。 残りの40%の大部分は、プラズマ交差磁力線と排気発散からの二次イオン化である。 その40%のかなりの部分は廃熱でした(エネルギー変換効率を参照)。 その廃熱を管理し、拒絶することは重大である。

2009年4月から9月の間に、200kWの試験がvx-200プロトタイプで行われ、2つのtesla超電導磁石が別々に動力を与えられ、「効率」の計算には考慮されませんでした。 2010年11月には、長時間のフルパワー発射試験が実施され、25秒間の定常状態動作に達し、基本設計特性を検証しました。

2011年に発表された結果、VX-200の最適効率の設計ポイントは、排気速度50km/s、またはIsp5000sであることが確認されました。200kW VX-200は、アルゴン推進剤をフルパワーで10,000回以上のエンジン発射を2013年までに実行し、RF電源入力に対してスラスタ効率が70%を超えることを実証しています。

VX-200ssedit

2015年、Ad Astraは、深宇宙ミッションのニーズを満たすために、VASIMRエンジンの次のバージョン、VX-200SSの技術準備を進めるために、NASAから10万ドルの賞を発表しました。 長期試験の目標は熱定常状態での連続動作を実証することであるため、名前のSSは「定常状態」の略です。

2016年8月、AD AstraはNASAとの3年間の契約の最初の年のマイルストーンの完了を発表した。 これにより、エンジンの最初の高出力プラズマ発射が可能になり、2018年半ばまでに100時間と100kWに達するという目標が定められました。 2017年2月、同社はVASIMR電気プラズマロケットエンジンのマイルストーンを完了したと報告した。 NASAはAd Astraが3年目に10時間のVX-200SSエンジンの100kWでの累積試験を完了したことを確認した後、Ad Astraが100kWでの試験を進めることを承認した。 プレスリリースに記載されていない理由のために、計画された200kWの設計が100kWで実行されているかのように見えます。

2019年8月、Ad Astraは、AETHERA Technologies Ltdが製造したVASIMRエンジン用の新世代無線周波数(RF)電力処理ユニット(PPU)の試験を正常に完了したと発表しました。 カナダの。 Ad Astraは、120kW、電気対RF電力効率が97%であると宣言し、52kgで、新しいRF PPUは競合する電気スラスターのPpu(電力対重量比:2.31kW/kg)よりも約10倍軽いと宣言しました。

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