Rakieta o zmiennym impulsie właściwym Magnetoplasma

pierwszy eksperyment VASIMR przeprowadzono w Massachusetts Institute of Technology w 1983 roku. Ważne udoskonalenia wprowadzono w latach 90., w tym zastosowanie źródła plazmy helicon, które zastąpiło pierwotnie przewidywany pistolet plazmowy i jego elektrody, zwiększając trwałość i długą żywotność.

od 2010 r. Ad Astra Rocket Company (AARC) była odpowiedzialna za rozwój VASIMR, podpisując pierwszą umowę Space Act w dniu 23 czerwca 2005 r.w celu sprywatyzowania technologii VASIMR. Franklin Chang Díaz jest prezesem i dyrektorem generalnym Ad Astra, a firma miała zakład testowy w Liberii w Kostaryce na kampusie Uniwersytetu Ziemi.

VX-10 do VX-50edit

w 1998 roku przeprowadzono pierwszy eksperyment plazmy helikonowej w ASPL. Eksperyment VASIMR (VX) 10 w 1998 roku osiągnął wyładowanie plazmowe helicon RF o mocy do 10 kW, a VX-25 w 2002 roku o mocy do 25 kW. Do 2005 roku postęp w ASPL obejmował pełną i wydajną produkcję plazmy oraz przyspieszenie jonów plazmy za pomocą ciągu VX-50 o mocy 50 kW, 0,5 niutona (0,1 lbf). Opublikowane dane na temat VX-50 o mocy 50 kW wykazały, że sprawność elektryczna wynosi 59% w oparciu o sprawność sprzęgła 90% i prędkość jonów 65%.

VX-100edit

eksperyment VASIMR o mocy 100 kilowatów został pomyślnie przeprowadzony do 2007 roku i wykazał wydajną produkcję plazmy przy kosztach jonizacji poniżej 100 eV. Wyjście plazmy VX-100 potroiło poprzedni rekord VX-50.

oczekiwano, że VX-100 będzie miał prędkość jonów zwiększającą sprawność o 80%, ale nie mógł osiągnąć tej wydajności z powodu strat związanych z konwersją PRĄDU STAŁEGO na moc częstotliwości radiowej i wyposażenie pomocnicze dla magnesu nadprzewodzącego. W przeciwieństwie do tego, 2009 state-of-the-art, sprawdzone projekty silników jonowych, takich jak NASA High Power Electric Propulsion (HiPEP)pracował przy 80% całkowitej sprawności silnika / PPU.

VX-200Edit

silnik plazmowy VX-200 o pełnej mocy, wykorzystujący oba stopnie z pełnym polem magnetycznym

24 października 2008 roku firma ogłosiła w komunikacie prasowym, że komponent generatora plazmy helicon w silniku VX-200 o mocy 200 kW osiągnął status operacyjny. Kluczowa technologia wspomagająca, półprzewodnikowe przetwarzanie mocy DC-RF, osiągnęła sprawność 98%. Wyładowanie helicon wykorzystywało 30 kW fal radiowych do przekształcenia argonu w plazmę. Pozostałe 170 kW mocy przeznaczono na przyspieszenie plazmy w drugiej części silnika, poprzez nagrzewanie rezonansem Cyklotronowym.

na podstawie danych z testów VX-100 oczekiwano, że jeśli kiedykolwiek zostaną odkryte nadprzewodniki w temperaturze pokojowej, silnik VX-200 będzie miał sprawność systemu 60-65% i potencjalny poziom ciągu 5 N. optymalny impuls właściwy wydawał się wynosić około 5000 s przy użyciu taniego paliwa argonowego. Jedną z pozostałych niesprawdzonych kwestii było to, czy gorąca Plazma rzeczywiście oderwała się od rakiety. Inną kwestią było zarządzanie ciepłem odpadowym. Około 60% energii wejściowej stało się użyteczną energią kinetyczną. Większość pozostałych 40% to jonizacje wtórne z plazmy przechodzącej przez linie pola magnetycznego i dywergencji spalin. Znaczną część tych 40% stanowiło ciepło odpadowe (patrz efektywność konwersji energii). Zarządzanie i odrzucanie ciepła odpadowego ma kluczowe znaczenie.

między kwietniem a wrześniem 2009 r.przeprowadzono testy 200 kW na prototypie VX-200 z magnesami nadprzewodzącymi 2tesla, które są zasilane osobno i nie uwzględniane w żadnych obliczeniach „wydajności”. W listopadzie 2010 roku przeprowadzono długotrwałe testy pełnej mocy, osiągając stan stacjonarny przez 25 sekund i potwierdzając podstawowe cechy konstrukcyjne.

wyniki zaprezentowane w styczniu 2011 potwierdziły, że punktem konstrukcyjnym dla optymalnej wydajności VX-200 jest prędkość wydechowa 50 km/s lub Isp 5000 s. VX-200 o mocy 200 kW wykonał ponad 10 000 odpaleń silnika z pędnikiem argonowym przy pełnej mocy do 2013 roku, wykazując większą niż 70% sprawność silnika w stosunku do mocy wejściowej RF.

VX – 200ssedit

w marcu 2015 roku Ad Astra ogłosiła nagrodę w wysokości 10 milionów dolarów od NASA, aby przyspieszyć gotowość technologiczną następnej wersji silnika VASIMR, VX-200ss, aby zaspokoić potrzeby misji kosmicznych. SS w nazwie oznacza „steady state”, ponieważ celem testu długotrwałego jest wykazanie ciągłej pracy w termicznym stanie ustalonym.

Pozwoliło to na pierwsze wysokowydajne odpalanie silników plazmowych, z założonym celem osiągnięcia 100 godzin i 100 kW do połowy 2018 roku. W sierpniu 2017 roku firma poinformowała o ukończeniu 2. etapu prac nad elektrycznym silnikiem rakietowym plazmowym VASIMR. NASA udzieliła zgody Ad Astra na kontynuowanie trzeciego roku po zakończeniu 10-godzinnego testu silnika VX-200ss o mocy 100 kW. Wydaje się, że planowana konstrukcja 200 kW jest uruchamiana przy 100 kW z powodów, które nie zostały wymienione w komunikacie prasowym.

w sierpniu 2019 r.Ad Astra ogłosiła pomyślne zakończenie testów nowej generacji modułu przetwarzania mocy (PPU) dla silnika VASIMR, zbudowanego przez Aethera Technologies Ltd. Kanady. Ad Astra zadeklarowała moc 120 kW i >97% sprawności elektrycznej do RF, a przy 52 kg nowy RF PPU jest około 10 razy lżejszy niż PPU konkurencyjnych silników elektrycznych (stosunek mocy do masy: 2,31 kW/kg)

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.