En million grader varme ioner kan sende rumskib til Mars på 39 dage
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Teknologiens Mediehus kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

En million grader varme ioner kan sende rumskib til Mars på 39 dage

Det lille, privat rumfirma Ad Astra Rocket Company, der blev grundlagt i 2005 af den tidligere astronaut Franklin Chang-Diaz, arbejder sammen med Nasa på en ny motor, som skal gøre bemandede rejser til Mars mere overkommelige.

En rejse fra Jorden og ud til Mars vil med almindelige rumskibe i bedste tilfælde tage seks måneder. Med en nyudviklet super-ionmotor vil rejsetiden kunne reduceres til blot 39 dage.

Normalt brænder raketter kemisk brændstof for at skabe kraft, som hovedsageligt bruges til at undslippe Jordens tyngdekraft. Herefter svæver rumskibene ofte med en konstant hastighed frem mod deres mål.

En årelang acceleration

Ionmotorer skaber en kraft ved at accelerere ladede atomer, eller ioner, op i et elektrisk felt og skubbe dem bagud. Kraften er langt mindre kraft end kemiske raketters, så de kan ikke benyttes til opsendelsen fra Jorden.

I rummet benyttes ionmotorer til at accelerere rumsonder og rumskibe i årevis, indtil fartøjerne bevæger sig hurtigere, end hvad er muligt med traditionelle raketter.

Flere rumsonder har benyttet mindre ionmotorer, blandt andet Nasas Dawn-rumsonde på vej til Vesta og Ceres og den japansk Hayabusa-sonde, som har besøgt asteroiden Itokawa.

Frekvensgenerator er nøglen

Nasas nye ionmotor kaldet Vasimr (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) bliver meget kraftigere end nuværende ionmotorer, fordi den benytter en frekvensgenerator til at opvarme plasma med ladede partikler.

Vasimr fungerer på samme måde som en dampmotor. I det første trin opvarmer frekvensgeneratoren en gas med argon-atomer, indtil elektronerne koger af, hvorved der skabes plasma. Det første trin blev testet for 14 dage siden i Ad Astra Rockets hovedkvarter i Texas.

Det andet trin opvarmer ionerne til omkring en million grader. Det sker ved et kraftigt magnetfelt, hvor ionerne roterer med en fast frekevns. Frekvensgeneratoren er sat til samme frekvens, hvorved der gives ekstra energi til ionerne. Et kraftigt magnetfelt leder plasmaet ud af motoren, hvilket skubber raketten fremad.

»Det er den kraftigste superledende plasmakilde som vi kender,« siger forskningsleder Jared Squire, Ad Astra Rocket Company.

100 gange kraftigere end andre ionmotorer

Ved hjælp af frekvensgeneratoren kan Vasimr opnå en fremdrift, som er 100 gange kraftigere end andre ionmotorers. Det skyldes, at normale ionmotorer sender plasmaet gennem en række net med spændingsforskelle. Her kolliderer nogle af ioner med nettet og eroderer det, hvilket begrænser kraften og motorens levetid.

I sidste uge begyndte firmaet sine afprøvninger af motorens andet trin. Indtil nu er man nået op 50 kilowatt. Man håber at kunne nå op på 200 kW i de kommende afprøvninger. Det vil ifølge Jared Squire være nok til at sende to ton fra en position tæt ved Solen og ud til Jupiter på 19 måneder.

Firmaet har aftalt med Nasa at afprøve motoren på Den internationale Rumstation i 2012 eller 2013, hvor den kan benyttes til at hæve rumstationens bane.

Med det nuværende energiniveau kan motoren drives af solenergi. Men for at kunne flyve til Mars på 39 dage, skal der benyttes 1.000 gange mere energi, end solceller kan producere. Vasimr skal i stedet drives af en termonuklearreaktor, som dog først skal udvikles.

Dokumentation

Nasa om Vasimr
Ad Astra Rocket Company

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Denne teknologi er superspændende. Det syntes jeg i hvert fald da jeg læste en længere artikel om den i Scientific American for 9 år siden... Allerede dengang havde de en meget overbevisende forsøgsopstilling. Opfinderen har været i gang siden 1979 med dette koncept.

Teknologien minder på mange måder om en Tokamak fusionsreaktor. Måderne at indkapsle plasmaet og opvarme det er nogenlunde de samme, men her er flasken altså åben i begge ender i stedet for at være bundet sammen som en ring. Desuden er temperaturen også væsentlig lavere, hvor en fusionsproces skal op over 100 mio grader (10 kEV). Rekorden er vist 560 mio grader i en japansk reaktor svjh.

Det fede ved VASIMR konceptet er, at man opnår den meget høje brændselseffektivitet (afhænger af partiklernes hastighed ud af motoren) men samtidigt et brugbart thrust (undskyld det engelske ord) til transport af astronauter. Det værste er måske, at der også skal bruges en atomreaktor, som også vejer godt til, men det kompenseres i mindre masse til brændsel og ikke mindst tanke hertil.

VASIMR er yderligere elegant fordi det giver mulighed for både at brænde med stor kraft og lav virkningsgrad (temperatur) og at skrue ned for kraften men op for virkningsgraden (temperaturen) for missioner hvor rejsetiden er mindre kritisk og derved øge nyttelasten.

  • 0
  • 0

"Normalt brænder raketter kemisk brændstof for at skabe kraft, som hovedsageligt bruges til at undslippe Jordens tyngdekraft. Herefter svæver rumskibene ofte med en konstant hastighed frem mod deres mål."

Der er vist noget af en simplificering. En rumsonde / rumskib vil under hele rejse opleve en ændring i tiltrækningen fra alle andre objekter i solsystemet. Derved vil sonden/skibets hastighed hele tiden ændre sig.

  • 0
  • 0

Dvs, de forventer en gennemsnitshastighed fra opsendelse til landing på små 84.000 km/t?

Men Nasa har da, med deres NASA Pluto New Horizons, før haft raketter oppe i høje hastigheder. Denne Atlas V raket havde en hastighed på små 58.000 km/t, hvilket selvfølgelig er noget mindre end denne, men den ville da alligevel kunne nå til Mars på ca. 57 dage.. Og dette var så i 2006 :)

Nå, man skal nok ikke tænke og sammenligne så meget.. Det er jo mange flere faktorer som spiller ind :D

  • 0
  • 0

Man kan nok ikke bare starte ud med en eller anden meget høj hastighed fra en kemisk raket på en rumfærd til Mars. Rumskibet skal ankomme til Mars med en tilpas lav hastighed til at det bare er en lille justering af hastigheden for at komme i kredsløb omkring Mars.
Hvis det er meningen at have konstant acceleration med en ion-motor må rumskibet på et tidspunkt vendes for at få en modsvarende deceleration ellers vil rumskibet vel bare blive slynget forbi Mars. Det må da i øvrigt være behageligt for astronauterne at kunne være i selv den mindste konstante g-påvirkning i et konstant accelerende rumskib i forhold til total vægtløshed.

mvh
Jørgen

  • 0
  • 0

Det værste er måske, at der også skal bruges en atomreaktor

Hvad er en termonuklearreaktor? Er det en fisionsreaktor? Et "batteri", hvor henfald medfører opvarmining, som bruges til strøm? Eller, er det en nyudviklet (endnu ikke udviklet) type fusionsreaktor?

Er det en reaktortype, som vejer noget?

  • 0
  • 0

"Normalt brænder raketter kemisk brændstof for at skabe kraft, som hovedsageligt bruges til at undslippe Jordens tyngdekraft. Herefter svæver rumskibene ofte med en konstant hastighed frem mod deres mål."

Der er vist noget af en simplificering. En rumsonde / rumskib vil under hele rejse opleve en ændring i tiltrækningen fra alle andre objekter i solsystemet. Derved vil sonden/skibets hastighed hele tiden ændre sig.

Nu er det vel sådan at når man sender en "ting" mod fjerne steder hvor den får et skub fra en kemisk raket og derefter driver/svæver mod et mål er den hastighed jo så høj, at den påvirkning der kommer fra tyngdekraft fra andre objekter er relativ lille (for ikke at sige ubetydelig(for hastigheden altså, ikke for retningen)) og det er vel der de små styre raketter kommer ind? !

  • 0
  • 0

Hvad er en termonuklearreaktor? Er det en fisionsreaktor?

Nej, udtrykket termonuklear bruges kun som fusion, da fusion kræver et meget varmt plasma.

Et "batteri", hvor henfald medfører opvarmining, som bruges til strøm?

Nej, det hedder en RTG ("Radioisotope Thermoelectric Generator" - hvor "termoelektrisk" hentyder til, at man udnytter den termoelektriske effekt til at generere elektricitet med).

Eller, er det en nyudviklet (endnu ikke udviklet) type fusionsreaktor?

Ja, det er som regel det, der menes med "termonuklear". Men VASIMR-raketten kræver ikke en fusionsreaktor - en klassisk fissionsreaktor kan også gøre det.

Er det en reaktortype, som vejer noget?

Alle reaktortyper vejer en del. Men der er allerede opsendt adskillige fissionsreaktorer i rummet.

VASIMR-motoren kan selvfølgelig også køre uden en regulær atomreaktor, men skal vi op på effekter på mange hundrede kilowatt, så begynder de at blive svære at undvære.

  • 0
  • 0

Vil den konstante, omend svage, acceleration ikke også være en fordel for dem der opholder sig i rumskibet?
Jeg tænker f.eks. på at det må være noget lettere at have en fast orienteringsretning og at ting falder ned på gulvet.

VH,
Henrik

  • 0
  • 0

Vil den konstante, omend svage, acceleration ikke også være en fordel for dem der opholder sig i rumskibet?

Er der nogen der har et bud på hvor lille G-påvirkningen vil være i en Marssonde?

  • 0
  • 0