Δεκεμβρίου 15, 2009
Οι πύραυλοι χημικών καυσίμων, στερεάς ή υγρής κατάστασης, είναι ιδανικοί για την ανύψωση και μεταφορά στο διάστημα μεγάλων φορτίων και είναι η μοναδική λύση που διαθέτει η ανθρώπινη τεχνολογία για να δραπετεύσει από τα δεσμά της γήινης βαρύτητας. Όταν όμως ο απώτερος στόχος είναι η εξερεύνηση του διαστήματος και καταρχάς των εγγύτερων πλανητών του ηλιακού συστήματος, οι χημικοί πύραυλοι αποδεικνύονται ασύμφορη επιλογή, καθώς οι ταχύτητες που επιτυγχάνουν είναι πολύ μικρές. Το αποτέλεσμα είναι ο απαιτούμενος χρόνος για ένα διαπλανητικό ταξίδι να μετράται σε χρόνια.
Για να μπορέσει το ανθρώπινο είδος να πραγματώσει το όνειρο της κατάκτησης του διαστήματος, θα πρέπει οπωσδήποτε να προταθεί μια πιο προηγμένη και αποτελεσματική μηχανή προώθησης. Στην παρούσα φάση, και δεδομένου ότι οι πυρηνικοί κινητήρες έχουν αποκλειστεί, η προσοχή στρέφεται στους κινητήρες ιόντων πλάσματος. Η τεχνολογία ιοντικής προώθησης υφίσταται ήδη από τη δεκαετία του 1960, αλλά μόνο στα τέλη της προηγούμενης δεκαετίας έχει βρει την πρακτική της εφαρμογή σε διαστημική αποστολή και συγκεκριμένα στην αποστολή Deep Impact I της NASA, το 1998. Το επόμενο διαστημόπλοιο που θα χρησιμοποιεί την τεχνολογία ιοντικής προώθησης θα είναι ένα σκάφος της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA), το οποίο θα χρησιμοποιεί τέσσερις τέτοιους κινητήρες και θα εκτοξευθεί με στόχο τον Ερμή, τον κοντινότερο στον Ήλιο πλανήτη.
Τα σκάφη του 23ου αιώνα στις ταινίες Ε.Φ. “Star Trek” χρησιμοποιούν κινητήρες ιοντικής προώθησης για τις διαπλανητικές τους μετακινήσεις. Μήπως αυτό το σενάριο αποβεί προφητικό για τα πραγματικά διαστημόπλοια του 21ου αιώνα;
Τα δύο μεγαλύτερα πλεονεκτήματα του κινητήρα ιόντων έναντι ενός χημικού πυραύλου είναι, πρώτον, η μεγάλη τελική ταχύτητα την οποία μπορεί να προσδώσει στο σκάφος και δεύτερον, στο συγκριτικά περιορισμένο μέγεθος: ας μην ξεχνάμε ότι τα πυραυλικά διαστημόπλοια είναι τόσο τεράστια εξαιτίας ακριβώς των τεράστιων δεξαμενών καυσίμων που κουβαλούν. Φυσικά οι κινητήρες ιόντων χρηγσιμοποιούν και πολύ πιο προηγμένη τεχνολογία: η βασική τους αρχή στηρίζεται στην ηλεκτρική φόρτιση (ιονισμό) ενός αερίου υπό υψηλή θερμοκρασία και εν συνεχεία στην εκτόξευσή του από το πίσω μέρος του διαστημοπολοίου σε πολύ μεγάλες ταχύτητες, οι οποίες μπορούν να ξεπερνούν τα 50km/sec.
Η προωθητική ισχύς που μπορεί να επιτευχθεί με αυτόν τον τρόπο δεν είναι αρκετή για γρήγορη επιτάχυνση. Χαρακτηριστικό είναι ότι αν δοκιμαστεί στη Γη, επαρκεί ίσα-ίσα για να σηκώσει ένα νόμισμα! Στο διάστημα όμως, μπορεί σιγά-σιγά να προωθήσει ένα διαστημόπλοιο, με πολύ αργή αλλά σταθερή επιτάχυνση, και μετά από ένα διάστημα να φτάσει σε πολύ μεγάλες τελικές ταχύτητες.
Η ESA σκοπεύει να εκτοξεύσει το 2014 διαστημόπλοιο με προορισμό τον Ερμή, το οποίο θα χρησιμοποιεί τέσσερις κινητήρες ιοντικής προώθησης
Το διαστημόπλοιο “BebiColombo” της ESA με προορισμό τον Ερμή, θα χρειαστεί 6 χρόνια για να φτάσει στον προορισμό του, αφού θα αντλεί το απαιτούμενο, για τον ιονισμό του αερίου, ρεύμα, από τους ηλιακούς συλλέκτες του. Άλλα διαστημόπλοια στα οποία εφαρμόστηκε η ιοντική προώθηση είναι το σκάφος της αποστολής Dawn της NASA, το οποίο το 2015 θα φτάσει στο μεγάλο αστεροειδή Δήμητρα (Ceres), ενώ την ίδια τεχνολογία χρησιμοποίησε το διαστημόπλοιο Hayabusa, το οποίο το 2005 προσέγγισε τον αστεροειδή Itokawa και συνέλεξε υλικό απο την επιφάνειά του. Το διαστημόπλοιο αναμένεται να επιστρέψει στη Γη τον Ιούνιο του 2010.
Ο νέος διοικητής της NASA, Charles Boden, βλέπει στους νέους ιοντικούς κινητήρες, το κλειδί για το άνοιγμα μιας νέας προοπτικής για τις επανδρωμένες διαστημικές αποστολές
Για το μέλλον, η πλέον ελπιδοφόρα τεχνολογία είναι ο κινητήρας “VASIMR” (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket), ο οποίος αναπτύσσεται αυτή την εποχή με στόχο να ξεπεράσει τους περιορισμούς της υφιστάμενης τεχνολογίας ιοντικής προώθησης. Η προηγμένη αυτή παραλλαγή, προσδίδει ισχύ περίπου 100 φορές μεγαλύτερη από εκείνη ενός τυπικού ιοντικού κινητήρα. Η ειδοποιός διαφορά του VASIMR είναι ότι χρησιμοποιεί γεννήτρια ραδιοσυχνοτήτων, η οποία δημιουργεί έντονο ηλεκτομαγνητικό πεδίο, το οποίο είναι εκείνο που εκτοξεύει με δύναμη τα ιονισμένα σωματίδια. Οι τεχνικοί που αναπτύσσουν αυτή την τεχνολογία, αισιοδοξούν ότι θα φτάσουν στην επίτευξη ενός κινητήρα ισχύος 200kW (μέχρι σήμερα έχουν καταφέρει να κατασκευάσουν ένα πρωτότυπο ισχύος 50kW).
Τρισδιάστατο μοντέλο του ιοντικού κινητήρα του διαστημοπλοίου Smart 1, το οποίο ταξίδεψε με προορισμό τη Σελήνη
Ο κινήτηρας VASIMR θα δοκιμαστεί πιθανόν, στο εγγύς μέλλον, για να διορθώνει το ύψος της τροχιάς του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού (ISS). Αυτό θα είναι ένα σημαντικό τεστ για την αξιοπιστία και την απόδοση του νέου συστήματος. Το επόμενο στάδιο θα είναι η ενσωμάτωσή του σε μη επανδρωμένα εξερευνητικά διαστημόπλοια, με στόχο τη σημαντική μείωση του απαιτούμενου χρόνου για αποστολές στη Σελήνη, στη ζώνη των αστεροειδών, και τους γειτονικούς πλανήτες. Ο κινητήρας VASIMR φαίνεται αυτή τη στιγμή ως η μοναδική ρεαλιστική λύση για μια επανδρωμένη αποστολή στον πλανήτη Άρη, το οποίο θα διαρκεί περί τις 40 μέρες, επιτυγχάνοντας μια μέση ταχύτητα περί τα 234.000km/sec! Για να γίνει αυτό όμως, η απαιτούμενη ενέργεια δεν μπορεί να προέρχεται από ηλιακούς συλλέκτες καθώς δεν επαρκεί, και είναι αναγκαία η εγκατάσταση ενός μικρού πυρηνικού αντιδραστήρα.
Οπωσδήποτε δε θα είναι εύκολο να υλοποιηθεί ένα τέτοιο σχέδιο, τόσο από τεχνικής, όσο και από πολιτικής αλλά και οικονομικής άποψης, αφού στη δεδομένη χρονική περίοδο δεν υπάρχουν τα κεφάλαια για την ανάπτυξη ενός τέτοιου φιλόδοξου προγράμματος και η νέα κυβέρνηση των ΗΠΑ δε φαίνεται διατεθιμένη να επενδύσει σε αυτό. Παρόλα αυτά, ο νέος διοικητής της NASA, Charles Bolden, ο οποίος ανέλαβε καθήκοντα τον περασμένο Ιούλιο, είναι αποφασισμένος να οδηγήσει πολύ ψηλά τον οργανισμό. Ο ίδιος είναι πρώην αστροναύτης και αξιωματικός στο σώμα των Πεζοναυτών και η δυναμικότητά του είναι ήδη πρόδηλη. Παρότι η επιστημονική κοινότητα δεν ενδιαφέρεται ιδιαίτερα για την αποστολή ανθρώπων σε άλλους πλανήτες (η αποστολή ρομποτικών οχημάτων είναι πολύ πιο ανέξοδη, ασφαλής και αποδοτική από επιστημονικής σκοπιάς), σίγουρα μια θετική απόφαση προς αυτή την κατεύθυνση, θα εστιάσει την προσοχή του κοινού και θα αναθερμάνει το ενδιαφέρον για την διαστημική εξερεύνηση.
Posts
