Μαγνητικές ακτίνες θα μπορούσαν να τροφοδοτήσουν πιο γρήγορα διαστημικά σκάφη

Από το NewScientist, 18 Οκτωβρίου 2004

Κατευθυνόμενες ακτίνες πλάσματος θα μπορούσαν να στείλουν αστροναύτες στον Άρη και να γυρίσουν πίσω σε 90 ημέρες ακριβώς, λένε ερευνητές του διαστήματος που αναπτύσσουν αυτή την ιδέα για τη NASA. Η ιδέα αυτή θα μπορούσε να σημάνει πιο γρήγορα διαστημικά ταξίδια γύρω από το ηλιακό σύστημα.

Πυροδοτώντας μια ακτίνα πλάσματος από φορτισμένα σωματίδια - ή ιόντων όπως λέγονται - που γύρω τους δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο, σε ένα διαστημικό σκάφος εξοπλισμένο με ένα μαγνητικό ιστίο θα μπορούσε να ωθήσει το διαστημικό σκάφος προς το διάστημα με εκπληκτικές ταχύτητες ρεκόρ, σύμφωνα με τον Robert Winglee του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον στο Σιάτλ. Η ιδέα τους εκμεταλλεύεται τη μαγνητική απωστική δύναμη μεταξύ του μαγνητικού ιστίου και της ακτίνας του πλάσματος, που θα έδινε στο διαστημικό σκάφος τεράστια ωστική δύναμη.

Ο Winglee παρουσίασε την Ωθηση μέσω της Μαγνητισμένης Ακτίνας Πλάσματος στο ίδρυμα της NASA για τις προηγμένες ιδέες (NIAC) την Τρίτη.

Θεωρητικά, το διαστημόπλοιο θα προωθηθεί από έναν διαστημικό σταθμό σε τροχιά γύρω από τη Γη. Ο σταθμός θα εκτόξευε μια μαγνητισμένη ακτίνα από τοποθετημένα ακροφύσια πλάτους δεκάδων μέτρων, που θα ωθούσαν το διαστημόπλοιο προς τα έξω με μια πολύ υψηλή ταχύτητα. Καθώς το σκάφος θα πλησίαζε τον προορισμό του μια δεύτερη ακτίνα - που θα εκτοξευτεί από έναν διαστημικό σταθμό σε τροχιά γύρω από τον Άρη - θα το επιβράδυνε.

Τα συμβατικά διαστημόπλοια, που ωθούνται από την καύση συμβατικών καυσίμων, θα ήθελαν δύο χρόνια για να ολοκληρώσουν ένα ταξίδι αλερετούρ στον Άρη, λέει ο Winglee. Αντίθετα, προσθέτει, αυτή η μαγνητισμένη ακτίνα θα μπορούσε να προωθήσει σκάφη με ταχύτητα δεκάδες χιλιάδες χιλιόμετρα την ώρα.

Δοκιμαστική Πτήση

"Είναι μεγάλο πλεονέκτημα να πάμε  εκεί πολύ γρήγορα", λέει ο διευθυντής του NIAC Robert Cassanova, επειδή απαιτούνται λιγότερα τρόφιμα και καύσιμα για το ταξίδι, αφήνοντας έτσι περισσότερους πόρους για να υποστηρίξουν την εξερεύνηση του Άρη. Οι αστροναύτες είναι, επίσης, σε καλύτερη μοίρα εάν σπαταλήσουν λιγότερο χρόνο για το ταξίδι, καθώς η έλλειψη βάρους προκαλεί οστική απώλεια καθώς και μυς, ενώ θα λάβουν λιγότερη επικίνδυνη ακτινοβολία από το διαστημικό τους ταξίδι.

"Αν χρηματοδοτηθούμε αρκετά θα μπορούσαμε να κάνουμε τουλάχιστον μια δοκιμαστική πτήση σε πέντε χρόνια", αναφέρει ο Winglee. Μια δοκιμαστική πτήση μόνο θα κόστιζε 1 εκατομμύριο δολάρια, ενώ ένα ταξίδι στον Άρη θα κόστιζε δισεκατομμύρια επειδή θα απαιτούσε και έναν διαστημικό σταθμό εκεί πάνω.

Αλλά μόλις δημιουργηθεί η υποδομή, οι άνθρωποι θα μπορούσαν να αρχίσουν να ταξιδεύουν χωρίς να σχεδιάζουν νέες μηχανές κάθε φορά, λέει.

Το πρόγραμμα άρχισε πριν λίγα χρόνια όταν αναρωτήθηκε ο Winglee εάν υπάρχει ένας εναλλακτικός τρόπος για να δώσει ισχύ στα διαστημόπλοια που θα κάνουν μακροχρόνιες πτήσεις. Και σκέφθηκε ότι μπορεί να χρησιμοποιήσουν τα ιόντα του πλάσματος που ακτινοβολούνται από τον ήλιο, το λεγόμενο ηλιακό άνεμο.

Αυτό το σύστημα περιλαμβάνει τη διόγκωση μιας φυσαλίδας πλάσματος ή ιστίου, που θα απωθούσε το μαγνητικό πεδίο του ηλιακού ανέμου και έτσι θα κινούνταν προς τα εμπρός. Η μέθοδος αυτή αποφεύγει την ανάγκη να ξεδιπλωθούν σύνθετα μηχανικά ιστία, που χρειάζονται για να κάνει το διαστημόπλοιο σερφ με τα φωτόνια του ηλιακού ανέμου - η οποία όμως είναι μια διαφορετική προσέγγιση και που δοκιμάστηκε πριν. Ο Winglee ονόμασε αυτό το σύστημα του διαστημικού σκάφους μίνι-μαγνητοσφαιρική προώθηση πλάσματος ή M2P2.

Μονόδρομη κυκλοφορία

Αλλά το πρόβλημα που ανέκυψε ήταν ότι επειδή το ρεύμα αυτών των  σωματιδίων του ηλιακού ανέμου έχει μια κατεύθυνση, θα ήταν δύσκολο να το χρησιμοποιήσουν για να οδηγήσουν το διαστημόπλοιο στον Άρη και να το επιστρέψουν.

Όμως τώρα ο Winglee έχει φτιάξει μια συσκευή που λέγεται High Power Helicon (HPH) που παράγει μια ακτίνα φορτισμένων σωματιδίων  - ή mag-beam - και που μπορεί να εστιαστεί προς το πανί και να οδηγήσει το σκάφος. "Η δύναμη μας είναι ότι έχουμε τώρα την κατευθυντικότητα", λέει ο Winglee. Και με μια ισχύ 60 κιλοβάτ, είναι μία από τις πιο ισχυρές γεννήτριες πλάσματος στον κόσμο. "Είναι ένα τεχνητό ιστίο πλάσματος", προσθέτει.

Αλλά η mag-beam μπορεί να μην είναι η μόνη  εναλλακτική λύση για διαστημικά ταξίδια υψηλής ταχύτητας. Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες τοποθετημένοι στα διαστημόπλοια δίνουν, επίσης, ελπίδες. "Η mag-beam είναι ακόμα στα σπάργανα", σημειώνει ο Cassanova.

Το μεγαλύτερο πρόβλημα με τη mag-beam, λέει ο συνάδελφος του Winglee, John Slough, θα είναι ότι η ακτίνα θα πρέπει να εστιαστεί σε μεγάλες αποστάσεις.

"Εμείς το έχουμε κάνει μόνο για λίγα μέτρα", λέει ο Slough. "Θα είναι η δέσμη κατευθυντική στις μεγάλες αποστάσεις; Δεν το ξέρουμε μέχρι να το δοκιμάσουμε".