VASIMR sempre piu’ potente

Il costruttore Ad Astra ha annunciato in un documento per la stampa due importanti miglioramenti raggiunti nelle prestazioni del prototipo VX-200, un motore al plasma che usa onde radio per riscaldare il gas e campi magnetici per isolarlo ed espellerlo ad alta velocità per generare una spinta.

Il primo risultato raggiunto è un significativo aumento della potenza massima rispetto ai dati ottenuti nel 2010. In particolare, è stata migliorata l’efficienza a valori intermedi di impulso specifico, al di sotto del punto ottimale di 5mila secondi verificato due anni fa. La nuova curva di prestazione ottimizzata mostra approssimativamente un miglioramento del 10% nell’efficienza su di un ampio insieme di impulsi specifici. Questi nuovi risultati sono stati raggiunti migliorando il design di alcuni elementi critici del motore, regolando con precisione il sistema a radiofrequenza ed intervenendo sul software che gestisce il motore.

Il secondo significativo obiettivo centrato da VASIMR è una dimostrazione pratica di una sua caratteristica peculiare chiamata “Constant Power Throttling – CPT”, ovvero la possibilità di variare i parametri del getto di plasma (spinta e impulso specifico), sempre operando ad un livello di potenza complessivo fisso.
Una buona analogia è quella con il funzionamento del gruppo cambio-trasmissione nelle automobili. Usando il CPT ottimale per ogni singola fase della missione, VASIMR può aumentare il payload e ridurre i tempi di transito rispetto ad altre tecnologie simili. Il Constant Power Throttling si ottiene cambiando il rapporto fra la componente di potenza che viene destinata al primo stadio (“helicon”) ed al secondo stadio (“ion cyclotron heating – ICH”), variando simultaneamente il ritmo di alimentazione del gas propellente. Per le spinte elevate, la potenza viene dirottata principalmente all’helicon, con il propellente che viene consumato a ritmi relativamente elevati per produrre più ioni con velocità di espulsione minore (basso impulso specifico).
Per l’alto impulso specifico, invece, la maggior parte della potenza è assorbita dall’ICH, con una parallela riduzione della potenza e del carburante destinati all’helicon, ed una concomitante riduzione della spinta.
Gli esperimenti recentemente condotti (un migliaio di accensioni) hanno dimostrato che per rapporti di potenza fra helicon ed ICH maggiori o uguali a 2, questo processo non porta a significative perdite di efficienza.