Ruimteschijven - betaalbaar en erg snel
Momenteel is het snelste object dat door de mens de ruimte in wordt gelanceerd de Voyager-sonde, die dankzij het gebruik van zwaartekrachtlanceerinrichtingen van Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus tot 17 km/s kon accelereren. Dit is duizenden keren langzamer dan het licht, dat er vier jaar over doet om de dichtstbijzijnde ster bij de zon te bereiken.
De bovenstaande vergelijking laat zien dat als het gaat om voortstuwingstechnologieën in de ruimtevaart, we nog veel te doen hebben als we verder willen gaan dan de dichtstbijzijnde lichamen in het zonnestelsel. En deze schijnbaar korte reizen zijn beslist te lang. 1500 dagen vliegen naar Mars en terug, en zelfs met een gunstige planetaire uitlijning, klinkt niet erg veelbelovend.
Tijdens lange reizen zijn er, naast een te zwakke aandrijving, nog andere problemen, bijvoorbeeld met voorraden, communicatie en energiebronnen. Zonnepanelen laden niet op als de zon of andere sterren ver weg zijn. Kernreactoren draaien slechts enkele jaren op vol vermogen.
Wat zijn de mogelijkheden en vooruitzichten voor de ontwikkeling van technologie om onze ruimtevaartuigen hogere snelheden te geven? Laten we eens kijken naar de bestaande oplossingen en naar de oplossingen die theoretisch en wetenschappelijk mogelijk zijn, hoewel deze nog waarschijnlijker zijn op het gebied van sciencefiction.
Aanwezig: chemische en ionenraketten
Op dit moment wordt nog op grote schaal gebruik gemaakt van chemische voortstuwing, zoals vloeibare waterstof en zuurstofraketten. De maximale snelheid die dankzij hen kan worden bereikt, is ongeveer 10 km / s. Als we de zwaartekrachteffecten in het zonnestelsel, inclusief de zon zelf, optimaal zouden kunnen benutten, zou een schip met een chemische raketmotor zelfs meer dan 100 km/s kunnen halen. De relatief lagere snelheid van Voyager is te wijten aan het feit dat het doel niet was om de maximale snelheid te bereiken. Hij gebruikte ook geen "naverbrander" met motoren tijdens planetaire zwaartekrachtassistenten.
Ionenvoortstuwing is een raketmotor waarbij de voortstuwingsfactor bestaat uit ionen die worden versneld als gevolg van elektromagnetische interactie. Het is ongeveer tien keer efficiënter dan chemische raketmotoren. Het werk aan de motor begon halverwege de vorige eeuw. De eerste versies gebruikten kwikdamp voor de aandrijving. Momenteel wordt het edelgas xenon veel gebruikt.
De energie die het gas uit de motor drijft, komt van een externe bron (zonnepanelen, reactor die elektriciteit produceert). De gasatomen veranderen in positieve ionen. Ze worden vervolgens versneld door een elektrisch of magnetisch veld en bereiken snelheden tot 36 km/s.
De hoge snelheid van de uitgestoten factor leidt tot een hoge stuwkracht per massa-eenheid van de uitgestoten substantie. Vanwege het lage vermogen van het toevoersysteem is de massa van de uitgeworpen drager echter klein, waardoor de stuwkracht van de raket wordt verminderd. Een schip uitgerust met een dergelijke motor beweegt met een lichte versnelling.
U vindt het vervolg van het artikel in het meinummer van het tijdschrift
VASIMR op volle kracht
