Menggunakan roket kimia tradisional, perjalanan ke Mars - paling cepat - berlangsung 6 bulan. Perusahaan Ad Astra Rocket menguji roket plasma yang disebut mesin VASIMR VX-200, yang berjalan pada 201 kilowatt di ruang vakum, melewati tanda 200-kilowatt untuk pertama kalinya. "Ini roket plasma paling kuat di dunia saat ini," kata Franklin Chang-Diaz, mantan astronot NASA dan CEO Ad Astra. Perusahaan juga telah menandatangani perjanjian dengan NASA untuk menguji mesin VASIMR 200 kilowatt di Stasiun Luar Angkasa Internasional pada 2013.
Tes pada ISS akan memberikan dorongan berkala ke stasiun ruang angkasa, yang secara bertahap turun ketinggian karena hambatan atmosfer. Pendorong ISS saat ini disediakan oleh pesawat ruang angkasa dengan pendorong konvensional, yang mengonsumsi sekitar 7,5 ton propelan per tahun. Dengan mengurangi jumlah ini menjadi 0,3 ton, Chang-Diaz memperkirakan bahwa VASIMR dapat menghemat NASA jutaan dolar per tahun.
Tes minggu lalu adalah pertama kalinya prototipe skala kecil dari mesin roket VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) perusahaan telah didemonstrasikan dengan kekuatan penuh.
Plasma, atau mesin ion menggunakan gelombang radio untuk memanaskan gas seperti hidrogen, argon, dan neon, menciptakan plasma panas. Medan magnet memaksa plasma yang diisi keluar dari belakang mesin, menghasilkan dorongan di arah yang berlawanan.
Mereka memberikan daya dorong yang jauh lebih sedikit pada saat tertentu daripada roket kimia, yang berarti mereka tidak dapat melepaskan diri dari gravitasi Bumi dengan sendirinya. Plus, mesin ion hanya bekerja dalam ruang hampa. Tapi begitu di luar angkasa, mereka dapat memberikan dorongan terus menerus selama bertahun-tahun, seperti angin mendorong perahu layar, berakselerasi secara bertahap sampai kendaraan bergerak lebih cepat daripada roket kimia. Mereka hanya menghasilkan satu pon dorong, tetapi di ruang yang cukup untuk memindahkan 2 ton kargo.
Karena kecepatan tinggi yang dimungkinkan, bahan bakar lebih sedikit diperlukan daripada di mesin konvensional.
Saat ini, pesawat ruang angkasa Dawn, dalam perjalanan ke asteroid Ceres dan Vesta, menggunakan propulsi ion, yang akan memungkinkannya untuk mengorbit Vesta, lalu pergi dan menuju ke Ceres. Ini tidak mungkin dilakukan dengan roket konvensional. Selain itu, dalam ruang mesin ion memiliki kecepatan sepuluh kali lipat dari roket kimia.
Dorongan roket diukur dalam Newton (1 Newton sekitar 1/4 pon). Impuls spesifik adalah cara untuk menggambarkan efisiensi mesin roket, dan diukur dalam waktu (detik). Ini mewakili dorongan (perubahan momentum) per unit propelan. Semakin tinggi impuls spesifik, semakin sedikit propelan yang dibutuhkan untuk mendapatkan jumlah momentum tertentu.
Mesin Dawn memiliki dorongan spesifik 3100 detik dan daya dorong 90 mNewton. Roket kimia di pesawat ruang angkasa mungkin memiliki daya dorong hingga 500 Newton, dan dorongan spesifik kurang dari 1000 detik.
VASIMR memiliki 4 Newton dorong (0,9 pon) dengan dorongan spesifik sekitar 6.000 detik.
VASIMR memiliki dua fitur penting tambahan yang membedakannya dari sistem propulsi plasma lainnya. Ia memiliki kemampuan untuk memvariasikan parameter gas buang (daya dorong dan impuls spesifik) agar sesuai dengan persyaratan misi secara optimal. Ini menghasilkan waktu perjalanan terendah dengan muatan tertinggi untuk muatan bahan bakar tertentu.
Selain itu, VASIMR tidak memiliki elektroda fisik yang bersentuhan dengan plasma, memperpanjang masa pakai mesin dan memungkinkan kepadatan daya yang lebih tinggi daripada di desain lainnya.
Untuk melakukan perjalanan ke Mars dalam 39 hari, mesin ion mesin VASIMR 10 hingga 20 megawatt perlu digabungkan dengan tenaga nuklir untuk secara dramatis mempersingkat waktu transit manusia antar planet. Semakin pendek perjalanan, semakin sedikit waktu astronot akan terkena radiasi ruang angkasa, dan lingkungan gayaberat mikro, yang keduanya merupakan rintangan signifikan untuk misi Mars.
Mesin akan bekerja dengan menembakkan terus menerus selama paruh pertama penerbangan untuk berakselerasi, kemudian berbalik untuk mendekorasi pesawat ruang angkasa untuk babak kedua. Selain itu, VASIMR dapat memungkinkan pembatalan ke Bumi jika masalah berkembang selama fase awal misi, kemampuan yang tidak tersedia untuk mesin konvensional.
VASIMR juga dapat diadaptasi untuk menangani muatan tinggi misi robot, dan mendorong misi kargo dengan fraksi massa muatan yang sangat besar. Waktu perjalanan dan massa muatan adalah keterbatasan utama dari roket termal konvensional dan nuklir karena dorongan spesifiknya yang rendah.
Chang-Diaz telah mengerjakan pengembangan konsep VASIMR sejak 1979, sebelum mendirikan Ad Astra pada 2005 untuk mengembangkan proyek lebih lanjut.
Sumber: PhysOrg
