Artistike impressie plasmaraket NASA Credits; NASA
NASA en Howe Industries werken aan een nieuw type raket om de reis naar de Rode Planeet drastisch te kunnen verkorten. Het raketsysteem is genaamd ‘Pulsed Plasma Rocket‘ en zou, in plaats van de negen maanden die nu een ‘enkele reis Mars’ zou duren, de reis tussen de aarde en Mars in twee maanden kunnen voltooien. De PPR zou NASA een flinke stap dichter bij hun doel brengen om mensen op Mars te laten landen, en te laten wonen en werken. Deze doelstelling brengt met zich mee dat er zo snel mogelijk grote ladingen vervoerd kunnen worden van en naar de Rode Planeet. Howe Industries stelt dat de PPR kan bogen op een stuwkracht van 100.000 N, waardoor snelheden tot wel een half miljoen km per uur mogelijk kunnen worden. Niet alleen Mars is in beeld bij NASA m.b.t. de PPR. Het systeem kan ook worden gebruikt voor andere lange-afstandsmissies, zoals die naar de Asteroid Belt.
Met de huidige ruimtevaarttechnologie zou een rondreis c.q. retour Mars ongeveer twee jaar duren; negen maanden om er te komen, drie maanden de tijd om op Mars door te brengen en ondertussen afwachten tot de relatieve posities van Mars en de aarde gunstig zijn, en dan nog eens negen maanden terug naar aarde. Howe Industries wil zo een reis tot zeven maanden inkorten. Mars is, op zijn meest nabije punt bij de aarde, op zo’n 55 miljoen km van de aarde verwijderd, maar soms staat de Mars wel op 400 miljoen km afstand van de aarde, dit is afhankelijk van waar deze twee planeten zich in een baan rond de zon bevinden.
Prestaties Pulsed Plasma Rocket
De stuwkracht voor de PPR: de raket genereert 100.000 N (73.756 lbf/33.411 kg) stuwkracht en heeft een specifieke impuls van 5.000. Dit is zeer gunstig voor ruimtereizen, vooral in het vacuüm van de ruimte. De PPR zal een hoge ‘specifieke impuls’ hebben, een maatstaf voor hoe efficiënt een motor stuwkracht genereert. De ‘specifieke impuls’ (afgekort tot Isp) is een manier om te beschrijven hoe goed een raket presteert’, met de lsp weet men hoeveel kracht een bepaalde motor levert voor elk beetje brandstof (om dit te doen, moet men weten hoeveel brandstof er in de motor zit.) Een lage lsp betekent dat de raket meer brandstof nodig heeft om te presteren. Het Starship van SpaceX, heeft bijvoorbeeld een lsp van 327 op zeeniveau en 350 in het vacuüm van de ruimte, en gaat resp. 3.21 km/s, 3,4 km/s in een vacuüm. Dit betekent dat de PPR snelheden kan halen van ruim 49 km/sec.
Een vereenvoudigd diagram van de Pulsed Plasma Rocket (PPR), Credits; Brianna Clements
Werking PPR
Bij de PPR wordt brandstof – waarschijnlijk een gas – geïoniseerd om plasma te creëren. Door snel elektrische energie in het plasma af te geven, kan het korte, intense plasma-uitbarstingen genereren in plaats van continu te blijven draaien. Vervolgens kan een elektromagnetisch veld worden gebruikt om het plasma door een magnetisch mondstuk te versnellen, waardoor stuwkracht ontstaat. Met de voorgestelde splijtingsreactor van Howe Industries, zal de PPR theoretisch in staat zijn om zwaardere, met vracht beladen ruimtevaartuigen voort te stuwen die zijn uitgerust met meer bescherming tegen kosmische straling en puin.
Het pulseffect genereert minder continue warmte en zou op zijn beurt de componenten niet zo snel moeten verslijten. De PPR was oorspronkelijk afgeleid van het Pulsed Fission Fusion-concept (PuFF), maar werd gewijzigd om het minder duur, kleiner en eenvoudiger te maken. Het systeem maakt gebruik van een op kernsplijting gebaseerd kernenergiesysteem, dat energie verkrijgt uit de gecontroleerde splitsing van atomen, om stuwkracht te genereren voor de voortstuwing van ruimteschepen. De PPR is kleiner en compacter dan de PuFF. De PPR maakt deel uit van Fase I NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts), dat zichricht op ruimteschepen voor mensen- en vrachtvervoer naar Mars voor de ontwikkeling van een Marsbasis. Brianna Clements, R&D-ingenieur bij Howe Industries, sgeeft aan dat met Fase II men van plan is om het motorontwerp te optimaliseren voor een hogere lsp en minder massa.
