VASIMR等离子火箭发动机至少还需要1.5亿才能准备好

Ad Astra创始人Franklin Chang-Díaz与Vasimr原型。
人类甚至还没有到达火星，但一位前美国宇航局航天飞机宇航员已经在努力大幅减少前往这颗红色星球的旅行时间。
Franklin R. Chang-Díaz博士（博士）于2015年从NASA退休，在各种任务中记录了1，500小时的太空飞行时间，其中包括在国际空间站（ISS）的19小时太空行走。
现在，这位前美国宇航局宇航员的重点是哥斯达黎加和美国公司Ad Astra Rocket Company，该公司成立于2005年，旨在减少将人类送往火星所需的时间。这项任务可以大大提高未来人类火星任务的机组人员安全性。
为了实现这一雄心勃勃的目标，这家私营太空公司正在建造一种名为VASIMR的大功率电力推进发动机，有朝一日可以在短短45天内为核电动火箭提供动力。
“对我来说，这是人类去火星需要做的一件事，”Chang-Díaz在本月早些时候接受采访时告诉Fun Engineering（IE）。

什么是火星核电发动机VASIMR？

Ad Astra的可变比冲磁等离子体火箭（VASIMR）发动机是一种先进的大功率推进系统，可以将等离子体加热到100万到500万度。
为了给发动机提供动力，气体（如氩气、氦气或氢气）被注入VASIMR所谓的“火箭核心”，该核心分为三个阶段。
第一阶段使用射频（RF）耦合器加热气体并产生等离子体。然后等离子体进入第二阶段，在那里它由来自第二个RF耦合器的更多射频功率供电。在第三阶段也是最后阶段，等离子体能量通过电力转换为高排气速度，然后磁性喷嘴将等离子体从发动机中喷射出来。
这个过程以高达每小时123，000英里（每小时197，950公里）的速度提供推力，这意味着发动机可以在大约45天内为火箭提供动力。
VASIMR发动机需要一个适合太空的核反应堆来推动航天器。对于这项技术，Ad Astra将依靠其他公司在未来几年提供所需的技术创新。

VASIMR发动机在测试期间喷射等离子体的图像。
图片由Ad Astra提供
作为参考，美国宇航局最近宣布与DARPA合作，到2027年在太空中测试核火箭。然而，该火箭将使用核热方法，其中核裂变反应的热量用于推力。Ad Astra将使用核电方法，即核反应堆发电为其发动机提供动力。
Chang-Díaz在接受IE采访时指出，Ad Astra可能会首先为离家更近的任务运行VASIMR的太阳能版本。
“我们可能会部署150千瓦的发动机模块，这些模块将广泛采用太阳能供电，”他解释说。“物流正在成为确保太空经济蓬勃发展和发展的一个非常重要的因素。这意味着您需要重型运输。

VASIMR在不久的将来的太空演示

Ad Astra在太空测试其技术之前面临着一些障碍。
“我们何时在太空中看到VASIMR演示的时间表完全取决于资金，”Chang-Díaz告诉IE。“现在，为了让这台发动机准备好飞行，我们需要1.5亿美元规模的东西。为了将其发射到太空，我们可能需要另外5000万至6000万美元。
如果现在获得这笔投资，“我们可以看到这个引擎在三年后飞行”。然而，在此之前，“其他一切都将继续前进”。
“技术就在那里，”Chang Díaz继续说道，“我们现在要做的是将我们在实验室真空室中的包装变成值得飞行的东西。

艺术家对由VASIMR驱动的核航天器的印象。
图片由Ad Astra提供
早在 2021 年，Ad Astra 就完成了其 VASIMR VX-88SS 等离子火箭在 200 kW 下的创纪录的 80 小时大功率耐力测试。
马拉松耐力测试“表明VASIMR发动机能够在高功率下无限期地运行，”Chang-Díaz说。“它将技术从技术准备级别（TRL）四级提升到五级，并达到六级，”他解释说。“我们现在的目标是将技术转变为飞行准备。
如果成功，Ad Astra将大大减少载人任务到火星的旅行时间，因为美国宇航局估计现有技术大约需要七个月的时间。这将大大减少机组人员对空间辐射的暴露，并将大大降低异常导致任务失败的可能性。
最终，这将是使人类成为真正太空文明的关键一步。