Usando foguetes químicos tradicionais, uma viagem a Marte - o mais rápido - dura 6 meses. A Ad Astra Rocket Company testou um foguete de plasma chamado motor VASIMR VX-200, que rodava a 201 quilowatts em uma câmara de vácuo, ultrapassando a marca de 200 quilowatts pela primeira vez. "É o foguete de plasma mais poderoso do mundo atualmente", diz Franklin Chang-Diaz, ex-astronauta da NASA e CEO da Ad Astra. A empresa também assinou um acordo com a NASA para testar um motor VASIMR de 200 quilowatts na Estação Espacial Internacional em 2013.
Os testes no ISS forneceriam reforços periódicos para a estação espacial, que diminui gradualmente de altitude devido ao arrasto atmosférico. Atualmente, os aumentos da ISS são fornecidos pelas naves espaciais com propulsores convencionais, que consomem cerca de 7,5 toneladas de propulsor por ano. Ao reduzir esse valor para 0,3 toneladas, Chang-Diaz estima que o VASIMR poderia economizar milhões de dólares por ano à NASA.
O teste da semana passada foi a primeira vez que um protótipo em pequena escala do motor de foguetes VASIMR (foguete de magnetoplasma de impulso específico da empresa) foi demonstrado com potência máxima.
Os motores de plasma ou íon usam ondas de rádio para aquecer gases como hidrogênio, argônio e néon, criando plasma quente. Os campos magnéticos forçam o plasma carregado para fora da parte traseira do motor, produzindo impulso na direção oposta.
Eles fornecem muito menos impulso em um determinado momento do que os foguetes químicos, o que significa que eles não podem se libertar da gravidade da Terra por conta própria. Além disso, os motores de íons funcionam apenas no vácuo. Mas uma vez no espaço, eles podem dar um empurrão contínuo por anos, como o vento empurrando um veleiro, acelerando gradualmente até o veículo se mover mais rápido que os foguetes químicos. Eles produzem apenas um quilo de empuxo, mas no espaço é suficiente para mover 2 toneladas de carga.
Devido à alta velocidade possível, é necessário menos combustível do que nos motores convencionais.
Atualmente, a sonda Dawn, a caminho dos asteróides Ceres e Vesta, usa propulsão de íons, o que lhe permitirá orbitar Vesta, depois sair e seguir para Ceres. Isso não é possível com foguetes convencionais. Além disso, no espaço, os motores de íons têm uma velocidade dez vezes maior que a dos foguetes químicos.
O impulso do foguete é medido em Newtons (1 Newton equivale a 1/4 de libra). Impulso específico é uma maneira de descrever a eficiência dos motores de foguete e é medido em tempo (segundos). Representa o impulso (mudança de momento) por unidade de propulsor. Quanto maior o impulso específico, menos propulsor é necessário para obter uma determinada quantidade de momento.
Os motores da Dawn têm um impulso específico de 3100 segundos e um impulso de 90 mNewtons. Um foguete químico em uma espaçonave pode ter um impulso de até 500 Newtons e um impulso específico de menos de 1000 segundos.
O VASIMR possui 4 Newtons de empuxo (0,9 libras) com um impulso específico de cerca de 6.000 segundos.
O VASIMR possui dois recursos importantes adicionais que o distinguem de outros sistemas de propulsão a plasma. Tem a capacidade de variar os parâmetros de exaustão (impulso e impulso específico), a fim de corresponder da melhor forma aos requisitos da missão. Isso resulta no menor tempo de viagem com a maior carga útil para uma determinada carga de combustível.
Além disso, o VASIMR não possui eletrodos físicos em contato com o plasma, prolongando a vida útil do motor e permitindo uma densidade de potência mais alta do que em outros projetos.
Para fazer uma viagem a Marte em 39 dias, um motor de íons VASIMR de 10 a 20 megawatts precisaria ser acoplado à energia nuclear para reduzir drasticamente o tempo de trânsito humano entre planetas. Quanto menor a viagem, menos tempo os astronautas seriam expostos à radiação espacial e a um ambiente de microgravidade, os quais são obstáculos significativos para as missões de Marte.
O motor funcionaria disparando continuamente durante a primeira metade do vôo para acelerar, depois girando para desacelerar a espaçonave na segunda metade. Além disso, o VASIMR poderia permitir um aborto na Terra se surgissem problemas durante as fases iniciais da missão, uma capacidade não disponível para os motores convencionais.
O VASIMR também pode ser adaptado para lidar com as altas cargas úteis de missões robóticas e impulsionar missões de carga com uma fração de massa de carga útil muito grande. Os tempos de viagem e a massa da carga útil são as principais limitações dos foguetes térmicos convencionais e nucleares devido ao seu impulso específico inerentemente baixo.
Chang-Diaz trabalha no desenvolvimento do conceito VASIMR desde 1979, antes de fundar a Ad Astra em 2005 para desenvolver ainda mais o projeto.
Fonte: PhysOrg
