მაგნიტოპლაზმური ძრავით სხვა პლანეტებისკენ

24 დეკემბერი

ფრანკლინ ჩან-დიასი

.............................................

ამერიკულმა კომპანია ”ედ ასტრა როკეტმა” შექმნა და ვაკუუმურ კამერაში წარმატებით გამოსცადა მაგნიტურ პლაზმური სარაკეტო ძრავი, რომლის სრული სახელწოდებაა ”მაგნიტოპლაზმური ძრავი ცვალებასი კუთრი იმპულსით” (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket, ანუ VaSIMR). გამოცდა ჩაუტარდა ამ ტიპის აგრეგატის ყველაზე დიდგაბარიტიან მოდიფიკაცია VX-200-ს.

ტესტები ძრავისთვის ნომინალურზე მეტი დატვირთვით ჩატარდა. აგრეგატმა სავარაუდო გამწეობა გამოავლინა და თანაც, ენერგიაც ეკონომიურად მოიხმარა. კომპანიაში იმედოვნებენ, რომ ამ ტიპის ძრავებით, მალე მზის სისტემის სხვა პლანეტებზე ფრენა იქნება შესაძლებელი.

VX-200-ს პირველი ტესტები ამ წლის დასაწყისში ჩატარდა, 30 სექტემბერს კი ის მაქსიმალური დატვირთვის ქვეშ გამოსცადეს, როცა სიმძლავრემ 201 კილოვატს მიაღწია. ყოფილი ასტრონავტი და კომპანია ”ედ ასტრა როკეტის” დამაარსებელი ფრანკლინ ჩან-დიასი ამბობს, რომ VX-200 ყველაზე მძლავრი პლაზმური სარაკეტო ძრავია, რაც კი ოდესმე ადამიანს შეუქმნია.

თავისი მონაცემებით, VX-200-თან ყველაზე ახლოსაა NASA-ს სპეციალისტების მიერ შექმნილი ძრავი ”ჰოლი”. თუმცა, ის ოთხჯერ უფრო სუსტი იყო - მხოლოდ 50 კილოვატ სიმძლავრეს ავითარებდა.

მოხმარებული 200 კილოვატიდან, 32 კილოვატს ძრავის პირველი კამერა მოიხმარს, სადაც აირის იონიზაცია ხდება და პლაზმა წარმოიქმნება. სიმძლავრის დარჩენილ ულუფას კი მეორე კამერა ითვისებს, სადაც პლაზმის ხურდება და აჩქარდება.

მართალია, ექსპერიმენტის დროს, ძრავმა მაქსიმალური სიმძლავრე მხოლოდ წამის რამდენიმე მეათედის განმავლობაში შეინარჩუნა, მაგრამ მისი შემქმნელები ირწმუნებიან, რომ აგრეგატის სამუშაო ვერსია საათები, დღეები და თვეებიც კი შეძლებს საჭირო სიმძლავრით მუშაობას.

VX-200-ის გამოცდა

.......................................

სპეციალისტების შეფასებით, პლაზმური და იონური სარაკეტო ძრავები დიდ როლს ითამაშებენ კოსმოსის ათვისების საქმეში. ქიმიური სარაკეტო ძრავებისგან, ასეთი აგრეგატები არნახული ეკონომიურობით გამოირჩევიან, რაც ხანგრძლივი ფრენებისთვის მისწრებაა.

თუმცა, ისიც ფაქტია, რომ ჯერჯერობით, ქიმიურ სარაკეტო ძრავებთან შედარებით, მაგნიტოპლაზმურ აგრეგატებს მეტისმეტად მცირე გაწევა აქვთ - VX-200-ის შემთხვევაში, ტესტებისას გაწევამ სულ რაღაც 500 გრამი (დაახლოებით 5 ნიუტონი) შეადგინა. რა თქმა უნდა, ეს მეტისმეტად ცოტაა, თუმცა იმედს ის გარემოება იძლევა, რომ სპეციალისტები ამ ტიპის ძრავების სწრაფ ევოლუციას ვარაუდობენ.

ცნობისათვის, ამერიკულ საპლანეტთაშორისო აპარატ ”დაუნს” აჩქარებაში სამი იონური ძრავი ეხმარება, რომელთაგან თითოეულის გაწევის ძალა მხოლოდ 90 მილინიუტონია. ეს აპარატი NASA-მ ასტეროიდ ვესტასკენ 2007 წელს გაუშვა, სადაც ის 2011 წელს მიაღწევს.

NASA-ს სპეციალისტები განმარტავენ, რომ ”დაუნზე” მდგარი იონური ძრავების გაწევის ძალა ერთი პატარა ბლოკნოტის წონის ტოლფასია. ბუნებრივია, იბადება კითხვა - ასეთი სუსტი ძრავების გამოყენებას რაღა აზრი აქვს? ამის პასუხი ისაა, რომ იონური ძრავები ქიმიურზე ათჯერ ეფექტურია. კერძოდ, ”დაუნზე” მდგარი ძრავების კუთრი იმპულსი 3100 წამს აღწევს. ეს კი ნიშნავს, რომ 425 კილოგრამი სამუშაო მასა (ქსენონი) აპარატს 2100 დღის განმავლობაში ეყოფა. და მართალია, იონური ძრავების მიერ ”დაუნისთვის” მინიჭებული აჩქარება ძალიან მცირეა, მაგრამ მისიის დროს, მათი მეშვეობით, აპარატის სიჩქარე დაახლოებით, 10 კმ/წმ-ით გაიზრდება.

ისიც აღსანიშნავია, რომ თავად ”დაუნიც” საკმაოდ მსუბუქია - 1.25 ტონას იწონის, რის გამოც, კოსმოსში მის გასაშვებად, NASA-მ შედარებით პატარა რაკეტა ”დელტა II” გამოიყენა. ამით კი მისიის ღირებულება მნიშვნრლოვნად შემცირდა.

VX-200-ის კუთრი იმპულსი ”დაუნის” იონური რაკეტებისაზე გაციბელით მეტი - 5000 წამიანია. ამასთან, ის ცვალებადიცაა, რაც მის სახელწოდებაშიც აღნიშნულია. აგრეგატი უფრო მეტი მარგი ქმედების კოეფიციენტით (მქკ) უფრო დაბალ სიმძლავრეებზე მუშაობს. სიმძლავრის ზრდის პარალელურად კი მქკ-ც მცირდება.

ამგვარად, შესაძლებელია, მისიის დროს მისი სიმძლავრის იმის მიხედვით რეგულირება, თუ რა ამოცანა დგას კოსმოსური ხომალდის წინაშე. ძნელი მისახვედრი არ უნდა იყოს, რომ კრეისერული მოძრაობისას, ძრავი მინიმალური სიმძლავრით დაიტვირთება და ნაკლებ ენერგიასაც მოიხმარს, მანევრის შესრულებისთვის კი შესაძლებელი იქნება მისი სიმძლავრის გაზრდა. სამაგიეროდ, ენერგიის ხარჯიც გაიზრდება.

უნდა ითქვას, რომ VaSIMR ტიპის სარაკეტო ძრავები ერთგვარი შუალედია ქიმიურ, მეტისმეტად ხარჯიან და იმავდროულად, ზემძლავრ ამაჩქარებელ ძრავებსა და არნახულად მინიატურულ ელექტრულ სარაკეტო ძრავებს შორის. ამ უკანასკნელის სიმძლავრე VX-200-ისაზე გაცილებით მცირე იქნება (მისი გაწევის ძალა მხოლოდ გრამის მეათედებს შეადგენს), თუმცა ენერგიასაც მნიშვნელოვნად მცირეს მოიხმარს.

სამაგიეროდ, VaSIMR-ს ელექტრონულ ძრავებთან შედარებით, ერთი დიდი უპირატესობა აქვს - მასში გავარვარებულ პლაზმას აპარატის დეტალებთან შეხება არ აქვს და მხოლოდ ძრავის საქშენებს ეხება, როცა იქიდან გამოიტყორცნება. თვისობრივად, მაგნიტოპლაზმურ ძრავებთან ყველაზე ახლოს იონური ძრავებია, მაგრამ ამათ დიდი მინუსი აქვთ - მათში ელექტროდები სწრაფ ეროზიას განიცდის, რაც ასეთი აგრეგატების გამძლეობას ამცირებს. VaSIMR ტიპის ძრავებს კი ელექტროდები არ სჭირდება.

ეს კი იმას ნიშნავს, რომ ”ედ ასტრა როკეტ-ის” აგრეგატს წლების მანძილზე შეუძლია მუშაობა ისე, რომ მისი კონსტრუქციის ცვეთა და დეგრადაცია მინიმალური იყოს. ეს კი სრულიად საკმარისია იმისათვის, რომ მისი მეშვეობით, კოსმოსურმა ხომალდებმა შორეული მისიები შეასრულონ, ისეთები, როგორებიც ქიმიური ძრავების გამოყენების შემთხვევაში შეუძლებელი იქნება.

”ედ ასტრა როკეტ-ს” VX-200-თან დაკავშირებით შორსმიმავალი გეგმები აქვს. კერძოდ, ამერიკული კოსმოსური სააგენტოს შეკვეთით, კომპანია ამ აგრეგატის სამუშაო ვარიანტს (VF-200-1) დაამზადებს, რომელსაც 2013 წელს, საერთაშორისო საერთაშორისო კოსმოსურ სადგურზე დაამონტაჟებენ და გამოცდიან. ახალი აგრეგატი VX-200-ის მსგავსი პრინციპით იმუშავებს, მაგრამ ფაქტობრივად, ის ორი პარალეური ძრავის კომბინაცია იქნება, რომელთა სიმძლავრეც 100-100 კილოვატს გაუტოლდება.

სხვათა შორის, ”ედ ასტრა როკეტი” მოლაპარაკებას აწარმოებს კერძო კოსმოსურ კომპანია ”ორბიტალ საიენსთან”, რომლის მრავალჯერადმა ხომალდმა ”სპეისX-მაც”, VF-200-1 დანიშნულების ადგილამდე უნდა მიიტანოს. ძრავის სადგურზე დამონტაჟების შემდეგ, მართვის ცენტრი სადგურის უფრო მაღალ ორბიტაზე აყვანას შეეცდება (ახლა ის 400 კილომეტრის სიმაღლეზე მოძრაობს), სადაც ჩვენი პლანეტის ატმოსფეროს გარე რკალთან შეხება არ ექნება. ეს რკალი სადგურის სიჩქარეს ამცირებს, რის გამოც, სასურველი სიჩქარის მისაღწევად, სადგურს სპეციალური, მცირე სიმძლავრის ამაჩქარებლების გამოყენება უწევს. ეს კი მის საექსპლუატაციო ხარჯებს მნიშვნელოვნად ზრდის.

VF-200-1-ის მუშაობისთვის საჭირო იქნება დიდი რაოდენობით ელექტროენერგია, რომლებსაც ძრავი სადგურზე სპეციალურად ატანილი აკუმულატორებისგან მიიღებს. მაგნიტოპლაზმურ ძრავს მუშაობა მხოლოდ წუთების განმავლობაში მოუწევს, მისი ჩართვის შუალედებში კი აკუმულატორები ენერგიის მარაგს მზის ელემენტებისგან შეივსებენ.

თუ ტესტები წარმატებული იქნება, VF-200-1 ძრავი კოსმოსურ სადგურზე სამუდამოდ დარჩება, რაც სადგურის საექსპლუატაციო ხარჯებს მნიშვნელოვნად შეამცირებს. ცნობისათვის, ორბიტის ასაწევად, ამჟამად სადგურზე ქიმიურ საქშენებს იყენებენ, რომლებსაც წლიურად დაახლოებით 7.5 ტონა საწვავი სჭირდება. მაგნიტოპლაზმურ აგრეგატს კი მხოლოდ 300 კილოგრამი არგონი ეყოფა.

კიდევ უფრო თვალშისაცემია VaSIMR ტიპის ძრავების უპირატესობა, როცა საქმე ეხება ჩვენი პლანეტის ორბიტიდან ტვირთის მთვარის ორბიტაზე გადატანას. მაგალითად, 34 ტონა ტვირთის ამ მიმართულებით გადასატანად, ქიმიურძრავიან ხომალდს თან 60 ტონა საწვავის წაღებაც მოუწევს. შედარებისთვის, იმავე მისიის შესასრულებლად, VaSIMR აგრეგატს 8 ტონა არგონი ეყოფა. მართალია, ასეთი მისია გაცილებით ხანგრძლივიც იქნება, მაგრამ უპილოტო ფრენისას, ამას დიდი მნიშვნელობა არ აქვს.

სამაგიეროდ, VaSIMR ტიპის ძრავების სიმძლავრის მოსალოდნელი ზრდა (10-20 მეგავატამდე), მათ პილოტირებადი მისიებისთვისაც გამოიყენებადს გახდის. ჩან-დიასის განცხადებით, ასეთი სიმძლავრის აგრეგატით, მარსამდე პილოტირებადი ხომალდი 39 დღეში მიაღწევს.

ოღონდ, მძლავრ მაგნიტოპლაზმურ აგრეგატს, ენერგიის ასევე ზემძლავრი წყარო დასჭირდება. ასეთად კი მეცნიერები ყველაზე მისაღებად ატომურ რეაქტორს მიიჩნევენ. წინააღმდეგ შემთხვევაში, წარმოუდგენლად დიდი ფართობის მქონე მზის ელემენტები იქნებოდა საჭირო.