22 juli 2018

Franklin Chang Díaz’ VASIMR plasma raketmotor mikt op een grote variatie aan toepassingen (2)

Zevenvoudig ISS astronaut Dr. Franklin Chang Díaz werkte 40 jaar lang met hart en ziel aan de VASIMR (variable specific impulse magnetoplasma rocket). Tom Stafford, alsook de onlangs overleden John W. Young, Charles Bolden, Umberto Guidoni en  vele NASA collega astronauten stonden mede aan de wieg van deze raketmotor die ook wel de voorloper van de fusieraket wordt genoemd. (2)

Dr. Chang Diaz, John W. Young credits; plasmaben

Jaren ’90, uitbouw en verhuizing
John W. Young, Tom Stafford en Charles Bolden,  die sleutelpositie’s binnen NASA verwerfden wilden  NASA terug brengen in het regime van de cutting-edge technology, specifiek waar het geavanceerde propulsietechniek betrof voor o.a. Marslandingen. Ze onderzochten  NEP en VASIMR veroverde hierin een bijzonder plek. Mike Griffin (Star Wars program),  ‘Thats brilliant’ luidde zijn commentaar over de VASIMR.  De eerste MIT experimenten hadden al aangetoond dat er een stabiel, dicht plasma gegenereerd werd m.b.v. kleine hoeveelheden microgolven. Een minpunt is nog dat de ionisatie van de brandstof teveel energie consumeerde, en dit t.k. ging van een goed voortstuwingsvermogen. De magneet structuur was te zwaar,  om ooit in de ruimte te vliegen, maar materiaalkennis, miniaturisatie en HT supergeleidende magneten zouden het systeem verbeteren. In 1992 vliegt Chang Díaz missie 3, STS-46, de TSS-1 Tethered. Het lab verhuist naar  Houston,  het ASPL gedoopt. Diaz 4e reis, STS-60 is in gezelschap van  Charles Bolden in het kader van het  Shuttle/MIR. In 1996 volgt missie 5! STS-75,  met Umberto Guidoni,  Italiaanse plasma natuurkundige, hij zal  Diaz terzijde staan in het ASPL.

vasimr artist impression credits; ad astra

STS-75 F. Chang Diaz, Umberto Guidoni credits; nasa

De complete reconstructie wordt herbouwd met een grotere capaciteit en een moderner lab. De vacuumkamer, die op het MIT nooit verbonden met het apparaat was geweest, werd gezandstraald om de koolstofafzettingen die zich geaccumuleerd hadden aan de binnenkant nog beter te elimineren. Alle hardware snel geïncorporeerd en de eerste plasma shots werden afgevuurd in het ASPL in 1995. Een 14.7 GHz transmitter, verfijndere simulatie methoden (vooral voor de CPT gunstig)  en trajectanalisten werkten aan een geoptimaliseerde missie architectuur. Echter tegenwind van het JSC voor de ‘mad scientists’ werd voelbaar. Met name de NEP afdeling kijkt met enige afgunst naar de media-aandacht en publicaties. Díaz schuimt regeringsfaciliteiten af op zoek naar materiaal en nieuwe partners w.o. de Universiteit van Austin (TX). Het  experiment creëerde eindelijk in ’96 een eerste stabiel plasma, zeer basic, met een 2.45 GHz transmitter werd een 1kW power gegenereerd. Echter werd de ‘helicon RF plasma injector’ (n.10) aangeschaft, deze was ontwikkeld voor de plasma bewerkingsindustrie, en Díaz zag er wel een 1e trap, t.b.v. ionisatie, voor de VASIMR motor in, zo te noemen ‘ionizer stage’. Deze was in staat een hoge dichtheidsplasma te  creëren. Deze helicon was niet zwaar daar zijn betrekkelijk lage  RF een compact en lichtgewichte behuizing toeliet. Díaz start vanaf 1998 jaarlijkse seminars  over de VASIMR. De eerste metingen gedaan van ionen acceleratie m.b.v. de ICRH (n.9), in de gemagnetiseerde straalpijp van de VASIMR. Meer  aandacht valt de VASIMR ten deel,  het team krijg  o.a. bezoek van Walt Disney en  James Cameron voor sci-fi films. Na 10 jaar experimenteren was er de voorloper, het concept voor een door SEP of NEP HP VASIMR raketmotor.

helicon plasma thruster credits; science direct

Een nieuw Millennium
De incorporatie van de helicon leidde in 2002 tot een nieuw patent voor de raket.  De VASIMR helicon ionisator  was magnetisch asymmetrisch en het  plasma kon in een continue stroom van het begin naar het eind ongehinderd stromen. De helicon werd de eerste trap van de drietraps VASIMR motor met de RF antenne en de gemagnetiseerde straalpijp als resp. de 2e en 3e trap.  Om instabiliteit te vermijden was het belangrijk dat de brandstof compleet geïoniseerd werd, dat de ‘single pass’ ionen acceleratie in ‘eenrichtingsverkeer’  mogelijk zijn en dat  het plasma  losliet  van de gemagnetiseerde  structuur van de straalpijp om afdoende vermogenskracht te genereren.  De helicon werd diep bestudeerd, het is een cilindrische assemblage unit ( HT keramisch),die is geplaatst in de  boring van een solenoïdale magneet. Terwijl de magneet wordt bekrachtigd, wordt drijfgas aan één uiteinde geïnjecteerd en omgezet in plasma door de RF-golven. Het plasma in de VASIMR detecteert een drukgradiënt in de aanwezigheid van het axiale magneetveld  en stroomt langs de veldlijnen naar het uitlaat einde van de buis, waardoor een jetstraal ontstaat. Het plasma temperatuur bereikt  enkele tienduizenden graden, en overstijgt het smeltpunt van hardste materiaal.  Echter het magnetisch veld acteert als een onzichtbare isolatie cilinder dat het plasma gidst langs en beschermt zo de keramische wand van de buis, die heet wordt vooral door de UV straling. (n.10, De fysica van de helicons is gebaseerd op de stimulering van de elektromagnetisch golven in een plasma  d.m. v. een RF antenne. Het RF veld van de antenne drijft  elektromagnetische golven diep in het plasma. Deze golven induceren ionisatie van het target gas door het leveren van kinetische energie aan vrije elektronen van nature aanwezig in het gas.  Onder de juiste omstandigheden, resoneren de golven  met de gyroscopische beweging van het elektron; de roterende kurkentrekker beweging van de negatieve lading,  als het orbitale banen draait rond een extern opgelegd magnetisch veld. Aldus worden helicon golven beschreven als circulair gepolariseerd.  Helicons zijn erg effectief in het verkrijgen van een hoge plasmadichtheid met relatief eenvoudige configuratie, en er wordt met verschillende typen materiaal keramiek en typen antennes geëxperimenteerd). Echter voor de topologie van het magnetisch veld zijn een aantal belangrijke factoren die de efficiëntie van het apparaat bepalen, zoals de hoeveelheid energie die vereist is om een elektron ion paar te produceren.  Dit laatste noemt men ook wel de ionisatie kosten, a.h.w.  de energie ‘belasting’ die betaald moet worden om een plasma te creëren vanuit een neutraal gas. Haar waarde  hangt af  van  gebruikte apparaat  en voedingsgas. Argon is voordelig te ioniseren maar waterstof bv. niet, de elektronen zijn meer gebonden aan de kern. De ionisatie kosten worden gemeten en uitgedrukt  in  units energie (eV). en moeten voor efficiënte raketwerking zo laag mogelijk gehouden worden i.v.t. de totale kinetisch  energie meegegeven aan het ion in de uitstoot. In het algemeen tolereren HP apparaten met een hoge S.I.   hogere ionisatie kosten dan LP apparaten. Met de juiste combinatie van vermogen en magnetische velden vertoont VASIMR een enorme hoge dichtheid transitie, die de golven mooi diep in de ontlading joeg en de plasma dichtheid groeide m.g.v. de helicon in bijna een orde aan grootte.

typen drijfgassen credits; scifi stack

Rond 2000  experimenteerde het ASPL met argon, xenon, en de helicon om een stabiel en dicht plasma  te verkrijgen, en verbeteringen in plasmadichtheid werden bereikt. (t.v. de huidige ionisator  produceert plasma met ionisatiekosten onder de 100 eV en plasmadichtheid schommelt rond de 1020 deeltjes per m3, een 1000-voudige toename t.o.v. het  vroegste experiment).  Het team overweegt het gebruik van compacte solid state RF zender, (een 1 kW unit was beschikbaar bij het ASPL) maar met lichtgewicht power conversie, zou het serieuze werk met solid state RF apparatuur  pas binnen het bedrijf Ad Astra (opgericht in 2005) zelf een aanvang nemen. Een massieve FRT- 86 rf transmitter (getuned tot 13.56 MHz) van MIT werd opgenomen in het systeem en de nieuwe configuratie werd de VX-10 ( in 1998 was het VASIMR team  begonnen met het conceptontwerp voor de VF10, (10 kW), een eerste blik op een geïntegreerd vluchtsysteem. Het systeem werd voorgesteld om voortstuwing te bieden aan een klein concept cargoruimteschepen, een basisontwerp met HP en lage kosten, die werken tussen LEO en punten in de translunaire ruimte). genoemd, het getal gaf het vermogensniveau aan; i.c. een experiment bij 10 kW. De vermogenslimiet werd opgelegd door de helicon hardware en niet door de zender, die in staat was tot veel hoger vermogen.  VX staat voor VASIMR Experimental en VF voor VASIMR Flight, deze nomenclatuur werd geadopteerd voor alle prototypen, w.o. de VX-50 2004,  VX-100  stamt uit 2006, de VX-200  uit 2008. In 2009 het conceptuele ontwerp van een flight prototype geïntroduceerd, aangeduid als de VF-200-1 en in 2015, na  toekenning van het NASA  contract, begon men met  de ontwikkeling van de steady-state VF-200SS.  Deze motor is voorzien van een nieuw warmtebeheersysteem dat de door het plasma uitgestraalde warmte naar de behuizing van de raket haalt. Met dit systeem, dat naar verwachting in 2018 zal worden gedemonstreerd, zal de motor onbeperkt kunnen werken op een hoog vermogensniveau. Deze zogenaamde thermische stationaire werking wordt beschouwd als de laatst overgebleven technische hindernis die overwonnen moet worden voordat de VASIMR klaar is voor zijn eerste vlucht in de ruimte. In 1997 vloog Diaz op STS-91 missie 6 waarop de test van de AMS 1, Alpha magnetic spectrometer, een deeltjesfysica experiment voor bewijs van  donkere materie, Diaz jarenlange vriendschap met het team van Scientific Magnets Co. die de AMS  supergeleidende  magneet ontwierpen, deden dat ook voor Ad Astra’s VX-200 prototype met veel succes. Dit  unieke cryogeen- vrij ontwerp heeft sinds 2009 ononderbroken succesvol geopereerd en  de magneet heeft demonstraties van de meest geavanceerde VASIMR motor mogelijk gemaakt bij vermogensniveaus van meer dan 200 kW. In 2017 is de eenheid nog steeds in gebruik en is aangepast om de long-duration shots te ondersteunen die vereist  zijn  in de volgende reeks HP  experimenten op het VX-200SS apparaat.

Na 2001 richtte het team zijn aandacht op de RF-antenne wiens energie niet efficiënt werd geabsorbeerd door het plasma, te wijten aan  de kleine diameter van de plasmakolom geproduceerd door de helicon. Om deze te vergroten en zo de plasmadichtheid te verhogen om volledige ionisatie van het drijfgas te bereiken was het eerste doel. Een supergeleidende magneet was nodig om het sterke magnetische veld te leveren dat door de motor wordt vereist, terwijl het vermogen en de massa worden geminimaliseerd.  Een minder dure en relatief grote supergeleidende elektromagneet  zou uiteindelijk worden geïntegreerd in de experimentele constructie als een voorbereidende opstelling  naar de HT supergeleidende Dupont-magneet,  deze gebruikte de meest geavanceerde HT supergeleidende tape die op dat moment in de handel verkrijgbaar was, (bscco-2223, voor bismut strontium calcium-koperoxide, een materiaal dat supergeleidend werd onder ca. 106 K.), en welk ideale bedrijfstemperatuur zou liggen in het bereik van 40 K. Naarmate de fysica beter werd begrepen, begon het team meer aandacht te schenken aan de engineering van het apparaat zelf. Een belangrijk probleem was het gebied van thermisch beheer. Het plasma, in het bijzonder in de helicon bron, was een sterke uitzender van UV-licht. Deze straling, een thermische belasting die uiteindelijk zou worden afgezet als warmte op de structuur van de motor, voornamelijk op de eerste plasma-gerichte wand van de inrichting. Deze warmte moest worden verwijderd voordat deze in het supergeleidende magneetopstelling werd gevoerd. In 2002 voerde men een gedetailleerde meting uit van de thermische omgeving nabij de helicon antenne met een reeks thermokoppelingen op afstand van elkaar langs de heliconbuis, evenals lichtemissiemetingen. Warmteverwijdering uit de eerste wand van de helicon werd gecompliceerd door het feit dat het wandmateriaal een keramische isolator was, en keramiek, naast dat het slechte elektrische geleiders zijn, ook slecht warmte geleidt, maar diamant bleek een oplossing, het vooruitzicht van het gebruik van een diamanten heliconbuis was intrigerend evenals de evaluatie van een ander experiment, een vluchtdemonstratie van een 25 kW-motor op het ISS. Het team voltooide een ontwerp van een dergelijk systeem en er werd een fullscale mockup gebouwd.

vasimr for lunar transportation credits; NBF

Peer review 2002
In 2002 STS-111 is Diaz’ 7e ruimtevlucht, en nog steeds negeren de NASA e.a. EP gemeenschappen de VASIMR als optie, zij gingen voor de traditionele ionenmotoren, terwijl het VASIMR team al sprak over HP voortstuwingsvermogen in de orde van enkele honderden kW. Deze houding zou voorlopig niet veranderen,  op 5 juni 2003, lanceerdag van vlucht 7 ontving het VASIMR  team het bericht van NASA dat hun contract  werd beëindigd. Een peer review stond hen te wachten eind 2002. Dit ging diep in op het management, technische stand van zaken, toekomstperspectieven en relevantie als primaire propulsie voor snelle (met nadruk op snel!) bemande Mars reizen en bevoorradingsvluchten, zowel in LEO als translunair. Een groot voordeel is dat ‘aerobraking’ onnodig is(Aerobraking is een methode om een ruimtevaartuig in een bepaalde baan om een hemellichaam te brengen door middel van atmosferische wrijving. Door de wrijving van de atmosfeer wordt de snelheid van het vaartuig lager en zal de hoogte van haar omloopbaan afnemen.). Het team erkende het lage TRL niveau i.v.m. de ionenmotoren die toen mainstream waren. Toen niet, echter tien jaar later tot heden, begint NASA voorzichtig te spreken over het HP niche (50-700 kW) waar VASIMR een hoogst competitieve speler kan worden.  Het concept is attractief  boven de 50 kW, eronder wordt het systeem (relatief) te zwaar. In  2002 was de volledige ionisatie van de brandstof een feit, te danken aan een nieuwe helicon antenne.  Voordelen verder waren  een groot scala aan brandstoftypen, i.c. waterstof en helium, deuterium, argon en krypton, en verder werd de mogelijkheid om te opereren op een zeer hoog HP niveau m.b.v.  een lage specifieke massa i.v.t. ionen- of  HALL stuwraketten benadrukt. Verder volgden veel  vragen over motor prestatie en configuratie van de elektrische krachtbron en de beschikbaarheid en opslag van de brandstof. Hierbij dacht het team VASIMR te zien als een voorloper van fusieraket, waarbij ze vooruit blikken. In dit geval zouden ze zich  de mogelijkheid kunnen voorstellen van een omgekeerde veldconfiguratie genesteld in de centrale cel van een VASIMR-achtige geometrie. Als in een dergelijk plasma aneutronische (dat geen neutronen uitstraalt) fusieontsteking zou kunnen worden bereikt, zou de kernsplijtingsreactor praktisch worden geëlimineerd, waardoor een fusieraket wordt geproduceerd met ongekende prestaties. Nodig zijn snelle transitvluchten; deze behoeften vertaalden zich in specifieke voortstuwingsvereisten op korte termijn die waren gespecificeerd in de taakomschrijving voor de beoordeling, namelijk het totale systeemvermogen van 6 MW; boegschroef vermogen van 1 MW; S.I. van 4000 tot 7000 sec; rendement van meer dan 50% van de voortstuwingskracht – en vermogensverwerking, en een levensduur van meer dan 600 dagen. Voor de langere termijn werd het totale systeem en het vermogen van de boegschroef verhoogd tot 30 MW en 5 MW resp. de S.I. werd verhoogd tot 10.000 sec en de levensduur van de motor werd bijna verdubbeld. In 2002  was het lastig hier iets concreets over te zeggen maar uit de resultaten die heden bekend zijn,  waren deze voorspellingen opmerkelijk nauwkeurig.


Een financiële injectie

Op 14/1/2005  wordt Ad Astra Technologies Inc. (later Ad Astra Rocket co.) opgericht, Diaz nam ontslag op 8 juli 2005 na 25 NASA dienstjaren, en werd ook CEO.  Zwitsers kapitaal van een miljardair die wel wat zag in robotische cargovoertuigen voor een wereldwijd ‘space logistics business’ hielp het bedrijf verder op weg en kon het oude apparatuur moderniseren, aan lange termijn planning gaan doen en tegelijkertijd aan het TRL level van de VASIMR werken, en nu leek het team echt op weg naar MW NEP voortstuwing. Aanpassingen zijn o.a. een nieuwe generator die tot 200 kW RF power in de FM band aankon. Dit systeem kon geïncorporeerd worden in de VX-50. Verder bleek de VASIMR  een ‘sole survivor’, in 2005 viel NASA’s  ‘black monday’ waarop  alle belangrijke elektrische  propulsie programma’s geschrapt werden. Slechts de VASIMR motor, die privaat gefinancierd werd was nu het enige project dat het had overleefd en de teamspirit was hoog. Ook richtte Diaz een Costa Rica onderzoekscentrum op,  andere hightech firma’s zouden hieromheen clusteren. en i.s.m o.a. zijn 2 broers en 2 Delftse L & R studenten. De Costa Ricaanse vestiging hoofdtaak  was om de operatie in de VS te ondersteunen met de problemen met materialen en warmteoverdracht i.v.m. langdurige blootstelling van sommige componenten van de motor aan plasma bombardement. Een eenvoudige plasmagenerator gebaseerd op de helicon eerste trap van de VX-50 werd lokaal ontwikkeld vanuit basisprincipes en de Costa Rica faciliteit bereikte eerste plasma op 3/12/2006). In  Houston werd de VX-50 ontmanteld om plaats te maken in 2006 voor de VX-100 . Het gebruikte een watergekoelde magneet, was een transitie motor, ontworpen om de prestaties te testen van een inflight HP motor met een conventionele magneet.  De VX-100  ging operationeel in mei 2007 en de prestaties waren boven verwachting, de machine was HP geschikt. De testresultaten toonden aan dat een verdubbeling van het vermogen van 50 tot 100 kW de plasmaproductie verdrievoudigde, met deze resultaten begon men de specificaties te ontwikkelen voor het volgende type de VX- 200, die volledig zou worden getest in een vacuümomgeving en zou voorzien worden van de eerste VASIMR supergeleidende magneet. Verder schaften ze een nieuwe vacuumkamer (40 ton, 150 kubieke meter) aan, en een bedrijfsruimte van 2200 m3, in Webster, Texas, en de installatie stroomvoorziening wordt voorbereid op 1.5 MW. (op 1/10/’07 vuurde John W. Young de VX-100 voor de laatste keer bij NASA af). De VX-50 motor wordt aan Mark Armstrong, directeur van het Seattle museum of flight geschonken, 2014. De VX-200 wordt verfijnd, alle subsystemen in een flight modus gezet, i.c. vacuum compatible (verenigbaar), het bezit de cryogeen vrije supergeleidende magneet  met zero weerstand bij temperaturen onder de 100 K. De VX-200 configuratie vergt eindeloos lange voorbereidingen,  o.a. om de magneet in supergeleidende toestand te krijgen maar in september 2009 draait de motor op volle kracht, een mijlpaal.

vasimr vacuum chamber credits; ad astra

Toepassingen
Terwijl NEP bij NASA traag ontwikkelt maakt Ad Astra grote vorderingen in de TRL van de VASIMR. Het lab moderniseert met o.a. een enorm grote vacuumkamer. De studie met het ISS als ultieme teststand, waarbij de VASIMR beschouwd worden als een station element, en i.s.m. Boeing en de VASIMR motor zou een tienvoudige toename in de capaciteit van het ruimtestations manoeuvreerbaarheid mogelijk moeten zijn, het plan stamt al uit 2005 en loopt tot heden. Verder gaat het bedrijf om nieuwe inkomstenbronnen te genereren, diversifiëren en ze gaan in waterstoftechniek voor het OV transport.  Tevens gaat het team de prestaties van de VX-200  in een reeks  testcampagnes, vanaf 2009 starten. De VX-200 is  volledig functioneel, verder onderzoek naar CPT gedaan en in  2013 zijn de experimenten met krypton begonnen. De VX-200 bereikte qua efficiency in 2010 meer dan 70 procent. zowel met argon als later met krypton.  Helaas liepen de vorderingen met het ISS  stroef, deels wegens budgettaire redenen, maar het voorstel om met NASA een propulsie test platform te bouwen, ‘Aurora’ genoemd (door het zgn. VIPER team, ‘vehicle integrated performance and resources’, en werd van Aurora een platform mockup gemaakt, dat ter ondersteuning zou dienen bij de ISS test van de 200kW VASIMR flight engine.

VX-200 credits; ad astra

De fullscale mockup was in 2011 af. NASA ging vanaf 2010 verder op aandringen van de National Research Council met HP elektrische voortstuwing in de range van 50-600 kW. In 2017 voltooide Ad Astra een eerste set fullpower plasma testen op de VX-200. Een nieuwe campagne van HP testen volgde en continueren tot in 2018 met steeds langere pulse lengtes. Ad Astra verwacht het 100 kW doel te halen halverwege 2018. Ad Astra streeft een succesvolle 100 uren test na als laatste mijlpijl voor dat de motor klaar is voor een ruimtevlucht. Terwijl de test op het ISS nog open ligt, speurt het bedrijf nog naar andere toepassingen, zoals een VASIMR ‘orbital sweeper’ soort ruimtebezem, aangedreven door de 200 kW VASIMR, ‘bezem’ als een soort business niche, in staat voor het verwijderen van grote stukken ruimtepuin uit LEO door een gecontroleerde de-orbit, deze moet in staat zijn in 1 missie 19 bekende grote separate objecten in 19 verschillende orbitale vlakken te verwijderen. Dan is er nog de ‘Ocelot’ een door SEP aangedreven VASIMR, die grote orbitale ruimtestations een re-boost kan geven voor de continue baancorrecties. De 100 kW klasse VF-100 VASIMR motormodule beschikt over onafhankelijke zonne-energieopwekking, en met standaard docking mogelijkheden en kan een orbitale reboost uitvoeren voor een tiende van de kosten van conventionele voortstuwing. Er is veel veranderd sinds de tachtiger jaren, bijna 4 decennia van motor ontwikkeling, van experimenteel ontwerp naar een praktisch flight readiness level, staat de VASIMRs interplanetaire reis op het punt te beginnen. Bron; Eric Seedhouse, To Mars and beyond, Fast! Springer, 2017.

noot 8: hybrid plasma plume rocket; een cilindrische magnetische pijp gevormd door een set elektrische stroomringen, met een glad of gekromd topologie, de opstelling produceert een magnetische buis met enkele aan elkaar gelinkte maar separate kamers die verschillende maar complementaire processen dienen.  Een lineair ingesloten plasma  met een extern axiaal magnetisch veld. De stuwkracht wordt gecreëerd door het  plasma in het keV temp-bereik in de kern van een expansie-gasstraal te voeren – misschien in een ringvormig mondstuk.  Het resultaat is een  pluimvormig temperatuurprofiel dat voldoet aan de vereisten voor lage temperaturen aan de rand maar mag stijgen tot  nabij de middenlijn van de pluim.

noot 9: ICRH; standaard plasma verhittingsttechniek bij magnetische insluitingsfusie maar is afhankelijk van het gegeven of de deeltjes die ingesloten zijn lang genoeg blijven hangen in de magnetische fles. Schattingen voor de VASIMR gaven aan dat efficiënte verwarming kon worden bereikt zonder de noodzaak van significante opsluiting, in een soort van enkele passage van de deeltjes terwijl ze uit de raket vlogen. Het zou de noodzaak voor meerdere deeltjesreflecties in de centrale cel elimineren, waardoor de motor aanzienlijk eenvoudiger wordt.
noot 10:  De fysica van de helicons is gebaseerd op de stimulering van de elektromagnetisch golven in een plasma  d.m. v. een RF antenne. Het RF veld van de antenne drijft  elektromagnetische golven diep in het plasma. Deze golven induceren ionisatie van het target gas door het  leveren van kinetische energie aan vrije elektronen van nature aanwezig in het gas.  Onder de juiste omstandigheden, resoneren de golven  met de gyroscopische beweging van het elektron; de roterende kurkentrekker beweging van de negatieve lading,  als het orbitale banen draait rond een extern opgelegd magnetisch veld. Aldus worden helicon golven beschreven als circulair gepolariseerd.  Helicons zijn erg effectief in het verkrijgen van een hoge plasmadichtheid met relatief eenvoudige configuratie, en er wordt met verschillende typen materiaal keramiek en typen antennes geëxperimenteerd.

Reacties

  1. Mooi verhaal Angele, en NASA adopteert het uiteindelijk toch… in 39 dagen naar mars, dus een retourtje is t.z.t. geen probleem meer 🙂 http://www.youtube.com/watch?v=PbK9DTMhyns

  2. Angele van Oosterom zegt:

    Dank je Nico, ook voor het filmpje (had ik nog niet gezien..)! John Young sprak,
    zich positief uit over de overheid die het voortouw neemt in dit
    type experimenteel onderzoek ook in zijn boek (laatste hoofdstuk Forever Young).
    Met name uit overwegingen m.b.t. de veiligheid.
    Seedhouse heeft het knap gedaan, vind ik, om deze materie begrijpelijk
    op te schrijven. hieronder nog iets over de privatisering
    https://www.forbes.com/sites/quora/2017/04/04/the-pros-and-cons-of-privatizing-space-exploration/#59a58f923319

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.