Il primo esperimento VASIMR è stato condotto presso il Massachusetts Institute of Technology nel 1983. Importanti perfezionamenti sono stati introdotti nel 1990, tra cui l’uso della sorgente di plasma helicon, che ha sostituito la pistola al plasma originariamente previsto e suoi elettrodi, aggiungendo alla durata e lunga durata.
A partire dal 2010, Ad Astra Rocket Company (AARC) era responsabile dello sviluppo VASIMR, firmando il primo accordo Space Act nel 23 giugno 2005 per privatizzare la tecnologia VASIMR. Franklin Chang Díaz è presidente e CEO di Ad Astra, e la società aveva un impianto di test in Liberia, Costa Rica nel campus della Earth University.
Da VX-10 a VX-50Edit
Nel 1998, il primo esperimento di plasma helicon è stato eseguito presso l’ASPL. L’esperimento VASIMR (VX) 10 nel 1998 ha raggiunto una scarica di plasma helicon RF fino a 10 kW e VX-25 nel 2002 fino a 25 kW. Entro il 2005 i progressi all’ASPL includevano la produzione di plasma completa ed efficiente e l’accelerazione degli ioni plasma con la spinta VX-50 da 50 kW, 0,5 newton (0,1 lbf). I dati pubblicati sul VX-50 da 50 kW hanno mostrato che l’efficienza elettrica è del 59% basata su un’efficienza di accoppiamento del 90% e un’efficienza di potenziamento della velocità ionica del 65%.
VX-100Edit
L’esperimento VASIMR da 100 kilowatt è stato eseguito con successo entro il 2007 e ha dimostrato un’efficiente produzione di plasma con un costo di ionizzazione inferiore a 100 eV. L’uscita al plasma VX-100 ha triplicato il precedente record del VX-50.
Ci si aspettava che il VX-100 avesse un’efficienza di amplificazione della velocità ionica dell ‘ 80%, ma non riuscì a raggiungere questa efficienza a causa delle perdite derivanti dalla conversione della corrente elettrica CC in potenza a radiofrequenza e dall’attrezzatura ausiliaria per il magnete superconduttore. Al contrario, 2009 state-of-the-art, collaudati progetti di motori a ioni come la propulsione elettrica ad alta potenza della NASA (HiPEP) operava all ‘ 80% di efficienza energetica totale del propulsore/PPU.
VX-200Edit
il 24 ottobre 2008, la società ha annunciato in un comunicato stampa, che il helicon generazione di plasma componente del 200 kW VX-200 motore aveva raggiunto lo stato di funzionamento. La tecnologia di abilitazione chiave, a stato solido DC-RF power-processing, ha raggiunto il 98% di efficienza. La scarica helicon ha utilizzato 30 kW di onde radio per trasformare il gas argon in plasma. I restanti 170 kW di potenza sono stati assegnati per l’accelerazione del plasma nella seconda parte del motore, tramite il riscaldamento a risonanza ciclotronica ionica.
Sulla base dei dati dei test VX-100, ci si aspettava che, se i superconduttori a temperatura ambiente fossero mai scoperti, il motore VX-200 avrebbe un’efficienza del sistema del 60-65% e un potenziale livello di spinta di 5 N. L’impulso specifico ottimale sembrava essere di circa 5.000 s utilizzando propellente argon a basso costo. Uno dei restanti problemi non testati era se il plasma caldo si fosse effettivamente staccato dal razzo. Un altro problema era la gestione del calore di scarto. Circa il 60% dell’energia in ingresso è diventata energia cinetica utile. Gran parte del restante 40% sono ionizzazioni secondarie da plasma che attraversano linee di campo magnetico e divergenza di scarico. Una parte significativa di quel 40% era il calore di scarto (vedi efficienza di conversione energetica). Gestire e rifiutare quel calore di scarto è fondamentale.
Tra aprile e settembre 2009, sono stati eseguiti test da 200 kW sul prototipo VX-200 con magneti superconduttori 2tesla alimentati separatamente e non contabilizzati in alcun calcolo di “efficienza”. Nel mese di novembre 2010, sono stati eseguiti test di accensione a lunga durata e piena potenza, raggiungendo il funzionamento stazionario per 25 secondi e convalidando le caratteristiche di base del progetto.
I risultati presentati nel gennaio 2011 hanno confermato che il punto di progettazione per un’efficienza ottimale sul VX-200 è di 50 km/s di velocità di scarico, o un Isp di 5000 s. Il VX-200 da 200 kW aveva eseguito più di 10.000 accensioni del motore con propellente argon a piena potenza entro il 2013, dimostrando un’efficienza del propulsore superiore al 70%
VX-200SSEdit
Nel marzo 2015, Ad Astra ha annunciato un premio di NASA 10 milioni dalla NASA per far avanzare la preparazione tecnologica della prossima versione del motore VASIMR, il VX-200SS per soddisfare le esigenze delle missioni nello spazio profondo. Il SS nel nome sta per “stato stazionario”, come obiettivo del test di lunga durata è quello di dimostrare il funzionamento continuo a stato stazionario termico.
Nell’agosto 2016, Ad Astra ha annunciato il completamento delle pietre miliari per il primo anno del suo contratto di 3 anni con la NASA. Ciò ha permesso la prima accensione al plasma ad alta potenza dei motori, con l’obiettivo dichiarato di raggiungere 100 hr e 100 kW entro la metà del 2018. Nell’agosto 2017, la società ha riferito di aver completato le sue pietre miliari dell’anno 2 per il motore a razzo al plasma elettrico VASIMR. La NASA ha dato l’approvazione per Ad Astra per procedere con l’anno 3 dopo aver esaminato il completamento di un test cumulativo di 10 ore del motore VX-200SS a 100 kW. Sembra che il progetto da 200 kW previsto venga eseguito a 100 kW per ragioni che non sono menzionate nel comunicato stampa.
Nel mese di agosto, 2019 Ad Astra ha annunciato il completamento con successo dei test di una nuova generazione radio-frequenza (RF) Power Processing Unit (PPU) per il motore VASIMR, costruito da Aethera Technologies Ltd. del Canada. Ad Astra ha dichiarato una potenza di 120 kW e >97% di efficienza elettrica-RF e che, a 52 kg, la nuova PPU RF è circa 10 volte più leggera delle PPU dei propulsori elettrici concorrenti (rapporto potenza-peso: 2,31 kW/kg)