Плазменный ракетный двигатель VASIMR

[Alex_II]

К самому двигателю еще модуль аккумуляторных батарей идет, т.к. МКС не может обеспечить 200 кВт непрерывной мощности, это точно в дракон не влезет.

Батарея там на 15 минут работы двигателя. Не такая уж монструозная... Надо думать с тем, какие габариты куда влезут - изготовители VASIMRa знакомы...

[zyxman]

Большие батареи почти всегда хорошо делятся на части, которые можно возить несколькими ходками.
Причина элементарно проста: чем выше мощность - тем больше выгода от повышения напряжения.
Закон Ома: мощность это произведение тока на напряжение, а потери это произведение тока на сопротивление, и сопротивление обратно пропорционально сечению проводов - вобщем на Киловаттах становится просто нереально работать на напряжениях менее сотен вольт.
Например, если у нас напряжение 200Вольт то при 200КВт ток будет тысяча ампер - через провод можно пропустить десятки ампер - на бОльшие токи уже не провода получаются а негнущиеся нетехнологичные болванки, то есть у нас на 200КВт при 200Вольт получится несколько десятков толстых проводов.
Плюс не забываем, что потери у нас термические, то есть нагрев, то есть нужно еще куда-то девать тепло.

Есть конечно и верхний предел - на Киловольтах уже возникают проблемы с изоляцией и с дороговизной компонентов, работающих с такими напряжениями, но вобщем где-то до 500Вольт можно разгоняться без особых проблем и дешево, а с учетом дороговизны подъема на орбиту может оказаться что тащить на орбиту медь и систему охлаждения дороже чем даже самые дорогие компоненты.

И тк электрохимия дает единицы вольт на одну банку аккумулятора, следовательно нужно собирать батарею из десятков а то и сотен отдельных банок.

PS Я тут грубо посчитал, что 15*60*200000 это получается всего 180Мегаджоулей - если брать литиевые аккумуляторы у которых 100КДж на килограмм получается примерно 2 тонны аккумуляторов.
Хм, если считать что Дракон может поднять 3 тонны, то вообще получается одним заходом притащить аккумуляторы.

[KBOB]

Исследовательская платформа Aurora на которую будет крепиться двигатель




Изображение платформы Aurora

И это они собрались в космос запускать? Интересно на чем?
Cygnus spacecraft developed by Orbital Sciences Corporation? Так он вроде еще не летает.

[Dmitri]

...
(Topaz - eto ne yaderni reaktor, a radioizotopnaya batareiya s nizkim kpd 5%.)...

:shock:
И вот с таким "дремучим невежеством" по любому вопросу у Вас хватает смелости критиковать Зубрина за "глупости"? :?

На Топазе используется ядерный реактор с промежуточным спектром нейтронов.
Батарея акумулляторная там paбoтaeт для запуска vcei systemi, в начале работы.Никакoи радиоизотопнои батареи там нет.
Ваша реплика не имеет отношение к Влазимиру.

[KBOB]

AdAstra Rocket и NASA подписали дополнительное соглашение о сотрудничестве в сфере обеспечения надежности и безопасности при разработке технологии VASIMR. Документ предполагает сотрудничество с июня 2012г до декабря 2013г.

http://www.adastrarocket.com/AdAstraRelease31May2012Final.pdf

[Salo]

http://www.aviationweek.com/Article.aspx?id=/article-xml/awx_06_06_2012_p0-465042.xml

Ad Astra Eyes SpaceX Commercial Model For Deep Space[/size]
By Mark Carreau mark.carreau@gmail.com
Source: AWIN First

June 06, 2012

The success of the SpaceX/Dragon resupply mission to the International Space Station has not been lost on Ad Astra Rocket Co., a seven-year-old venture focused on the development of advanced electric plasma propulsion systems for commercial in-space transportation.

"That is the proof in the pudding," says Jared Squire, Ad Astra's senior vice president for research, of the nine-day SpaceX pathfinder mission nurtured by NASA's Commercial Orbital Transportation Services (COTS) program. "That type of relationship works."

Ad Astra envisions a similar NASA initiative to foster the next step beyond orbital cargo missions — the private sector delivery of supplies to the Moon's L-1 and L-2 Lagrange points, asteroids and to Mars orbit powered by the company's Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket (Vasimr) in support of future human deep-space exploration.

Squire is not prepared to suggest a figure, but COTS will channel $396 million to SpaceX as a development partner. Hawthorne, Calif.-based SpaceX, founded by billionaire Elon Musk, expects to begin regular cargo delivery missions to the station later this year under a $1.6 billion, 12-flight NASA contract signed in late 2008.

"We are thinking of something similar," Squire says. "If you have the surface-to-orbit capability in a reliable way, now you need an orbital transfer vehicle — a vehicle that can take large payloads and deliver them wherever in space efficiently. Electric propulsion in general has a capability to do that, and in the near term solar-electric has a lot of potential."

In addition to deep-space deliveries, Ad Astra is looking at a Vasimr-powered spacecraft for the removal of menacing orbital debris.

The technology is the brainchild of Franklin Chang-Diaz, Ad Astra CEO, who nurtured the project while a grad student in physics at Massachusetts Institute of Technology and then as an astronaut at NASA's Johnson Space Center.

In late May, Ad Astra and NASA expanded a five-year-old Space Act Agreement (SAA) focused on further Vasimr development to begin the safety, reliability and mission assurance phase of the project. The amendment commits the equivalent of one full-time NASA expert to the safety process in exchange for an agency knowledge gain in the technology.

The long-running SAA, which does not involve an exchange of funds, is leading toward the launch of a 200-kw Vasimr prototype to the space station or an independent orbiting free-flyer in the 2015 timeframe for a three-year checkout of performance and reliability, Squire says.[/size]

[Mark]

THE AD ASTRA ROCKET COMPANY'S VASIMR ENGINE: A KEY TO A BOLD NEAR TERM INTERPLANETARY HUMAN CIVILIZATION AND A GATEWAY TO THE STARS - June 16, 2012 .

VASIMR engines having a power output in the range of 10 megawatts and 100 megawatts are being considered as options by the Ad Astra Rocket Company.

http://jamesmessig.wordpress.com/2012/06/16/the-ad-astra-rocket-companys-vasimr-engine-a-key-to-a-bold-near-term-interplanetary-human-civilization-and-a-gateway-to-the-stars/

[Mark]

Human Transportation to Mars - Feb , 2012

For humans to travel safely to Mars and beyond, it will be important to make the trip as quickly as possible and thereby reduce the crew's exposure to weightlessness and space radiation. With today's chemical rockets, a round-trip mission to Mars would take over two years, with much of that time spent waiting for the right planetary alignment to return. More rapid transit is possible with a VASIMR® propulsion system powered by a nuclear-electric generator.

Ad Astra's latest human Mars concept ship is a 200 Mega Watt nuclear electric powered vehicle driven by four 50 MW VASIMR® plasma thrusters. The ship would make the journey to The Red Planet in less than two months. With a power level equivalent to that of a Boeing 747, it would depart the Earth-Moon Lagrange point with an initial mass of 600 mT (about 1.5 x the International Space Station). The ship is powered by four 50 MW (electric) nuclear reactors, with advanced magneto hydro dynamic (MHD) power conversion. The VASIMR® engines will have been previously flight qualified at Ad Astra's future rocket test facility on the surface of the Moon. The liquid hydrogen propellant, which will become the plasma, is stored in a toroidal tank cluster that also provides efficient shielding for the human crew against high energy protons from the Sun. A high magnetic field superconducting shield is also nested inside the propellant tank cluster to provide additional shielding against galactic cosmic radiation (GCR).

http://www.adastrarocket.com/aarc/ToMars

[GALIN]

Press Release July-27-2012 (PDF)

Experimental data obtained in June 2012 on Ad Astra's VX-200 high power VASIMR® engine prototype showed an improvement in efficiency at intermediate values of specific impulse (Isp) below the 5000 sec optimal point demonstrated in late 2010. A new optimized performance model that shows approximately a 10% improvement in engine efficiency over a wide Isp range. Short for Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket, VASIMR® works with plasma, an electrically charged gas that can be heated to extreme temperatures by radio waves and controlled and guided by strong magnetic fields. VASIMR can be 10-30 times more efficient with fuel than a chemical rocket. VASIMR has 15 to 200 times more thrust than current ion engines.

[Mark]

Press Release July-27-2012 (PDF)

Experimental data obtained in June 2012 on Ad Astra's VX-200 high power VASIMR® engine prototype showed an improvement in efficiency at intermediate values of specific impulse (Isp) below the 5000 sec optimal point demonstrated in late 2010. A new optimized performance model that shows approximately a 10% improvement in engine efficiency over a wide Isp range. Short for Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket, VASIMR® works with plasma, an electrically charged gas that can be heated to extreme temperatures by radio waves and controlled and guided by strong magnetic fields. VASIMR can be 10-30 times more efficient with fuel than a chemical rocket. VASIMR has 15 to 200 times more thrust than current ion engines.

Маленький шаг на длинной пути до далёких звёзд!

[Salo]

http://www.aviationweek.com/Article.aspx?id=/article-xml/asd_07_30_2012_p04-02-481200.xml

Ad Astra Reaches Plasma Propulsion Milestones
By Mark Carreau
Source: Aerospace Daily & Defense Report



July 30, 2012

HOUSTON — Ad Astra Rocket Co. is reporting advances in the performance of its 200-kw Vasimr plasma rocket engine prototype and its first demonstration of Constant Power Throttling (CPT), a unique feature of the experimental powerplant.

Representatives of the seven-year-old commercial space propulsion company plan presentations on the developments at the 48th annual American Institute of Aeronautics and Astronautics Joint Propulsion Conference in Atlanta on July 30. Ad Astra was founded by former NASA astronaut and plasma physicist Franklin Chang-Diaz with the goal of reducing interplanetary travel times.

June characterizations of the VX-200, Ad Astra's 200-kw prototype, revealed a 10% improvement in efficiency at intermediate values of specific impulse below the 5,000-sec. optimal point demonstrated at the company's suburban Houston lab in 2009 and 2010.

The efficiency improvements were achieved through design improvements in critical engine components, "fine-tuning" the radio-frequency power system settings and upgrades to the software that controls the engine during startup and firing, Ad Astra says.

CPT enables the VX-200 to vary the exhaust parameters for thrust and specific impulse while operating at a fixed power level. Achieved by changing the relative fraction of power reaching the engine's two stages, while simultaneously altering the propellant feed, CPT would permit an operational version of the company's Vasimr (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) concept to both increase payload mass and decrease trip times, according to Ad Astra.

At relative power ratios of two or more, the June testing indicated no significant loss of efficiency.

"The recent data represent one more step in the full characterization of the engine and validate the assumptions on which our business models are based," Chang-Diaz said in a statement.

In May, Ad Astra expanded its Space Act Agreement with NASA to initiate the safety, reliability and mission assurance phase of a prospective 2015 test flight of a Vasimr prototype, either to the International Space Station or on a free-flyer, for three years of in-space characterization.

Ad Astra envisions a role for solar-powered versions of Vasimr in the mitigation of orbital debris and the delivery of supplies to astronauts at lunar Lagrange points or exploring near-Earth asteroids. Theoretically, a nuclear-powered version could cut the 7-10-month transit to Mars using conventional propulsion to less than two months.

[KBOB]

Появились какие-то успехи.
http://www.adastrarocket.com/AdAstraRelease280613.pdf
К началу 2014 планируется изготовить новый девайс VX-200SS (steady state), для тестирования двигателя в установившемся температурном режиме.

[KBOB]

На kickstarter открыли страницу, собирают деньги на документальный фильм.
http://www.kickstarter.com/projects/821885354/animating-vasimr-the-future-of-spaceflight

[Mark]

Из Симпозиум в Albuguergue, 25-28.02.2013, Human Missions to Mars with Advanced Nucklear Elektric and VASIMR Propusion.
 

http://www.adastrarocket.com/NETS2013.pdf

[KBOB]

KBOB пишет:
На kickstarter открыли страницу, собирают деньги на документальный фильм.
 http://www.kickstarter.com/projects/821885354/animating-vasimr-the-future-of-spaceflight

Собрали более 73 тыс $ на документальный фильм.

[blik]

А пепелац то не полетит.
Магнитное поле очень сильное, что бы ларморовский радиус ионов был меньше камеры. Что означает, что ларморовский радиус электронов очень-очень мал. Значит сечение поперечное центральной оси, через которое электроны могут покинуть двигатель навсегда на несколько порядков меньше сечения для ионов. .Подавляющая часть электронов вылетевших  из камеры закрутится вокруг силовых линий магнитного поля и от аппарата не оторвется. Усугубляет ситуацию, что разгоняют только ионы. То есть Vasimr это устройство для очень сильного накопления электрического заряда. Так что бы у астронавта, вышедшего на поверхность аппарата, пальцы бы не сгибались из-за статики.
Кстати, те же проблемы возникнут и у ТЯРД.
Надо ставить нейтрализатор с ускорением электронов, о котором в устройстве ничего не сказано. Например внедрить беталет 

[Chilik]

blik пишет:
А пепелац то не полетит.
Магнитное поле очень сильное, что бы ларморовский радиус ионов был меньше камеры. Что означает, что ларморовский радиус электронов очень-очень мал. Значит сечение поперечное центральной оси, через которое электроны могут покинуть двигатель навсегда на несколько порядков меньше сечения для ионов. ....

Срочно изучить физику плазмы хотя бы в объёме вводного курса.
В первую очередь - движение заряженной частицы в магнитном поле.
Начать можно с понятия адиабатического инварианта - магнитного момента частицы
Пока что цитированный текст применительно к данной конкретной конфигурации тянет максимум на "неуд".

[vlad7308]

да даже не физику плазмы, а хотя бы закон Лоренца

[G.K.]

Chilik пишет:
Срочно изучить физику плазмы хотя бы в объёме вводного курса.

Что посоветуете для начинающего, который никогда этим не занимался?

[blik]

Chilik пишет:
Срочно изучить физику плазмы хотя бы в объёме вводного курса.
В первую очередь - движение заряженной частицы в магнитном поле.    
Начать можно с понятия адиабатического инварианта - магнитного момента частицы
Пока что цитированный текст применительно к данной конкретной конфигурации тянет максимум на "неуд".    

Chilik пишет:

blik пишет:
А пепелац то не полетит.
Магнитное поле очень сильное, что бы ларморовский радиус ионов был меньше камеры. Что означает, что ларморовский радиус электронов очень-очень мал. Значит сечение поперечное центральной оси, через которое электроны могут покинуть двигатель навсегда на несколько порядков меньше сечения для ионов. ....

Срочно изучить физику плазмы хотя бы в объёме вводного курса.
В первую очередь - движение заряженной частицы в магнитном поле.    
Начать можно с понятия адиабатического инварианта - магнитного момента частицы
Пока что цитированный текст применительно к данной конкретной конфигурации тянет максимум на "неуд".    

А содержательный ответ можете дать ?
Уточняю, электронам покинуть двигатель навсегда - означает удалиться на бесконечное расстояние.