Rejsetid til Mars: En måned med nuklear plasma-motor

Illustration: ESA/Hubble

Syv måneder er lang tid i rummet for astronauter, der risikerer helbredet på grund af stråling og solstorme.

Derfor arbejder flere firmaer på raketmotorer, der yder mere end traditionelle raketmotorer på flydende brændstof. Et af disse er firmaet Ad Astra, der har base i både Costa Rica og USA.

For nylig lykkedes det firmaet at gennemføre en test på 88 timer med en 80 kW plasma/ion-motor med navnet Vasimr VX-200SS.

»Den her test er en stor succes og kulminationen på flere års trial-and-error test med smertefuld fokus på detaljer,« lyder det fra Ad Astras formand og CEO Chang Diaz, der selv er astronaut og har fløjet på syv missioner med i alt 1601 timer i rummet.

Læs også: Verdens kraftigste plasmamotor blev affyret i Houston

Vasimr-motoren virker ved først at opvarme en gas med hydrogen-atomer ved brug radiobølger til 60.000 grader celsius. Gassen bliver nu til plasma og elektronerne bliver nu gjort fri af atomerne. Næste trin i processen består i endnu engang at bombardere gassen med radiobølger. Det hæver temperaturen yderligere, mens plasma bliver fastholdt i et stærkt magnetfelt og til sidst bliver sendt ud gennem en raketdyse.

På længere sigt vil Ad Astra gerne opvarme gassen ved brug af en atomar kilde og dermed få hastigheden og den specifikke impuls (isp) langt højere op. Netop den høje temperatur er årsagen til, at brændstofforbruget er minimalt, mens hastigheden er høj.

Læs også: Detonationer kan give hypersoniske fly topfart på op til Mach-17

Ifølge Ad Astra er det teoretisk muligt at skrue langsomt op for hastigheden af et rumfartøj, så man efter nogle dage vil nå op på 54 kilometer i sekundet. Motoren kan dog ikke bruges til raketopsendelser, hvor flydende brændstof stadig må tages i brug.

Emner : Raketter
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

...man har talt om siden 60'erne ?

Jeg mindes at have læst om det som barn i 1970'erne. Det blev lagt i graven flere gange pga. forurening og vægt.

  • 2
  • 5

Hvorfor specielt, Jens?

Det er et stort arbejde, at gå fra mikrobølger til en atomreaktor. Atomreaktoren er noget helt andet. Godkendelserne vil tage mange år. Og atomreaktoren skal sandsynligvis efterlades ude i rummet før der landes på jorden.

  • 1
  • 7

ideen er måske ikke ny.. men tror det nye lægger i af de har haft den oppe og køre så længe. derudover vil man nok nemt kunne tage fejl af denne motor og en ion moter. dog kan denne type motor hurtigere komme op i fart. håber da snart den bliver brugt mod mars , så vi ikke skal vente så længe om at komme derop

  • 3
  • 0

Det er et stort arbejde, at gå fra mikrobølger til en atomreaktor. Atomreaktoren er noget helt andet. Godkendelserne vil tage mange år. Og atomreaktoren skal sandsynligvis efterlades ude i rummet før der landes på jorden.

Jeg tror, du både skal læse artiklen igen og sætte dig lidt mere ind i koncepterne omkring marsrejser.

Fartøjet der skal lave transporten mellem Jorden og Mars, skal ikke lande nogen af stederne, men gå fra low orbit det ene sted til low orbit det andet sted. Man skal så transferre til det via tradiotionelle kemiske raketter, hvilket er let på Mars (ingen atmosfære og lave tyngdekraft) og i den grad rutine på Jorden (tænk rejser til ISS).

Selvfølgelig er det ikke bare lige at få en atomreaktor op at køre til at drive "mikrobølgeovnen" - men godkendelsesmæssigt taler vi altså ikke om turistfart (endnu).

  • 7
  • 1

Selvfølgelig er det ikke bare lige at få en atomreaktor op at køre til at drive "mikrobølgeovnen" - men godkendelsesmæssigt taler vi altså ikke om turistfart (endnu).

Jeg forstår ikke artiklen sådan, at det er en atomreaktor der skal drive mikrobølgekanonen, men at en atomreaktor skal erstatte mikrobølgekanonen, eller supplere den. Det er altså et helt andet design. En meget lille del af det er testet med mikrobølger - det er det, som det er tale om. Størstedelen mangler. Ingen har nogensinde prøvet at lave sådan en konstruktion med en atomreaktor. Og arbejdet svarer til omtrent det samme - eller mere - end at udvikle et atomkraftværk. Det er langt tørre, end at udvikle en ion-motor, der drives af mikrobølger.

  • 0
  • 7

Her:

https://www.nasa.gov/directorates/spacetec...

Du bruger et meget simpelt stirlingmotor koncept til at omdanne varme til electicitet.

Både tiltænkt selve rum fartøjer, satelitter og til baser/kolonier.

Der findes også andre længere ude i fremtiden koncepter tiltænkt rumfart, der bygger feks. på:

https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetohydro...

Disse er tiltænkt reaktorer i MW til GW størrelse.

Som jeg forstår artiklen, så er det ikke planen at køre på strøm, men at anvende a-kraft. Formentligt, kan de ikke opnå de ønskede temperaturer ved hjælp af elektricitet og mikrobølger.

På længere sigt vil Ad Astra gerne opvarme gassen ved brug af en atomar kilde og dermed få hastigheden og den specifikke impuls (isp) langt højere op. Netop den høje temperatur er årsagen til, at brændstofforbruget er minimalt, mens hastigheden er høj.

Den svære del,er netop at få temperaturen langt højere op. Her har du to muligheder, de kan anvende mikrobølger eller anden form for elektrisk opvarmning. Dette har de ikke gjort endnu, og hvis de vil gøre det elektrisk, så er det en sværre opgave end den hidtil løste. De har formentligt opgivet det, siden de angiver atomkraft som løsningen.

Opgaven er altså ikke løst - ikke engang halvt. Hvis de kunne opvarme hele vejen, ved hjælp af elektricitet, kunne man måske anvende et standard atomkraftværk, til at lave strømmen. Men det har de ikke. Og skal de bygge et atomkraftværk ind i raketten, så er det en meget stor opgave.

  • 1
  • 5

en 80 kW plasma/ion-motor

Kan nogen regne ud, hvor stor kraft, at en 80kW plasma/ion motor kan producere? (under 1 newton)

Og hvor lang tid, at en mars rejse vil tage med en motor på 80kW ?

Måske er realistisk at lave 80-100kW med solenergi.

  • 0
  • 4

Du producerer ikke mikrobølger og magnetfelter med varme. Du bruger electricitet.

Som jeg forstår artiklen, så vil man erstatte eller supplere mikrobølger med opvarmning med atomkraft, for at få temperaturen højere op. Det er vigtigt, med en så høj temperatur som mulig, for at få et lavt brændstofforbrug.På nuværende tidspunkt er brændstofforbruget højt.

Hvis de ønsker at gøre atomkraft til en del af selve motorkonstruktionen, så mangler de meget på motoren endnu.

Måske kan en ion motor uden atomkraft også være en del af en løsning, hvor der både bruges almn. raketter og ion-motor, og ion motoren forsynes med energi fra solceller. For at det giver mening, skal ion motoren naturligvis bruge væsentligt mindre brændstof, end en konventionel raket motor. En sådan motor vil de sandsynligvis kunne bygge indenfor kort tid i forhold til en atomdrevet. Det er måske ikke usandsynligt, at opnå 100kW fra solceller. Mars er dog længere fra solen, så energien vil falde under turen. 100kW er en del energi fra solceller men der er store sattelitter som oppe i den retning.

  • 0
  • 5

Som jeg forstår artiklen, så er det ikke planen at køre på strøm, men at anvende a-kraft. Formentligt, kan de ikke opnå de ønskede temperaturer ved hjælp af elektricitet og mikrobølger.

Jo varmere gas, jo mere specifik impuls pr investeret kg reaktionsmasse. Hvordan vil du opnå en gas temperatur, der er over reaktorens arbejdstemperatur uden at gå via mikrobølger/RF (a.k.a. eletricitet)?

Jeg kan ikke forestille mig at du kan køre en reaktor ved en temperatur højere end et par tusinde grader. Evt forvarmning direkte i reaktor og så en RF "efterbrænder" er en mulighed - men det kræver stadig strøm i rå mængder.

.

Håndreglen 1eV = ca 10000K gælder stadig. Motorer baseret på opvarmning af gasser er bare ikke effektive i forhold til ionmotorer.

  • 1
  • 1

Med forudsætningerne at der kun skal fjernes 1 elektron/molekyle og 10kV acceleration får jeg at det koster 1Gj at sende et mol afsted. Avogadro og elektronens ladning. Det er minimumenergien, for noget går også til at skille elektronerne fra i første omgang. ISP kan måske så fortælle om effekten versus trykkraften og mol/s, men så langt er jeg ikke kommet.

  • 0
  • 3
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten