ΠΟΙΚΙΛΗΣ ΥΛΗΣ - ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Προορισμός ο Αρης

Μετά από δεκαετίες αδιαφορίας, αδράνειας και εσωτερικών προβλημάτων, η NASA, η διαστημική υπηρεσία των ΗΠΑ, φαίνεται να έχει τώρα ένα σχέδιο για την πρώτη επανδρωμένη πτήση στον Αρη

Το ταξίδι του ανθρώπου στον Αρη δεν είναι εύκολη υπόθεση. Ο πλανήτης αυτός δεν πλησιάζει ποτέ περισσότερο από 80 εκατομμύρια χιλιόμετρα τη Γη. Γι' αυτό ένα ταξίδι με επιστροφή θα διαρκέσει χρόνια. Αλλά οι επιστήμονες λένε ότι έχουν βρει λύσεις στις κυριότερες τεχνολογικές προκλήσεις που προβάλλει αυτό το εγχείρημα. Το μεγαλύτερο εμπόδιο που παραμένει είναι το τεράστιο κόστος. Κόστος που οφείλεται βασικά σε έναν παράγοντα: το βάρος του διαστημοπλοίου.

Η πιο πρόσφατη εκδοχή του σχεδίου της NASA για μια επανδρωμένη αποστολή στον Αρη, προβλέπει τρία διαστημόπλοια:

ένα αυτόματο διαστημόπλοιο, που θα προσεδαφιστεί στον Αρη, μεταφέροντας εκεί το όχημα ανόδου, που θα χρησιμοποιήσουν οι αστροναύτες όταν είναι να φύγουν και ένα μίνι εργοστάσιο παρασκευής καυσίμων στην επιφάνεια του κόκκινου πλανήτη
ένα επίσης μη επανδρωμένο διαστημόπλοιο που θα περιέχει το όχημα προσεδάφισης και θα μπει σε τροχιά γύρω από τον Αρη
ένα διαστημόπλοιο μεταφοράς του πληρώματος στον Αρη.

Αν όλα πάνε καλά με τα δύο πρώτα διαστημόπλοια, τότε το τρίτο με τους αστροναύτες θα εκτοξευτεί μόλις ο Αρης έρθει σε σύνοδο με τη Γη, 26 μήνες μετά τις πρώτες εκτοξεύσεις. Μετά από 6 μήνες θα συναντηθεί με το δεύτερο διαστημόπλοιο, που θα είναι ήδη σε τροχιά γύρω από τον Αρη, ώστε να περάσουν οι αστροναύτες σ' αυτό, να κατέβουν στην επιφάνεια, να μείνουν εκεί για 500 γήινες ημέρες και να επιστρέψουν και πάλι σε τροχιά με το όχημα ανόδου, που θα έχει μεταφέρει στην επιφάνεια το πρώτο διαστημόπλοιο. Τότε θα μετεπιβιβαστούν και πάλι στο διαστημόπλοιο που τους έφερε, για να γυρίσουν στη Γη μετά από 6 ακόμα μήνες. Το σχέδιο προβλέπει ότι κάθε 26 μήνες μια νέα τριάδα διαστημοπλοίων θα εκτοξεύεται δημιουργώντας σιγά - σιγά την υποδομή για μια μόνιμη εγκατάσταση του ανθρώπου στον Αρη.

Το υπολογιζόμενο κόστος μιας τέτοιας αποστολής είναι μικρότερο από το κόστος του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού που ήδη κατασκευάζεται, αλλά και από το πρόγραμμα «Απόλλων» για την κατάκτηση της Σελήνης. Φυσικά, αν δεν εγκριθούν τα κονδύλια, τα σχέδια θα παραμείνουν σχέδια.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»

Τεχνολογίες κινητήρων διαστημοπλοίων διαπλανητικών ταξιδιών

ΧΗΜΙΚΟΙ

Σχεδόν όλα τα διαστημόπλοια που έχουν εκτοξευτεί μέχρι σήμερα χρησιμοποιούν κινητήρες αυτού του είδους. Συνήθως καίνε υδρογόνο και οξυγόνο και ο υπέρθερμος υδρατμός που παράγεται προσφέρει την απαραίτητη ώση. Ενα διαστημόπλοιο με προορισμό τον Αρη με τέτοιους κινητήρες θα πρέπει να αποτελείται κατά 55% του βάρους του από καύσιμα.

ΘΕΡΜΟΠΥΡΗΝΙΚΟΙ

Αν και μισοί από των χημικών έχουν μεγάλη ωστική δύναμη, με καλύτερη σχέση καυσίμου - βάρους διαστημοπλοίου (32% καύσιμο). Αποφεύγονται λόγω του κινδύνου που θα προκαλούσε μια απρόοπτη πτώση τους στην επιφάνεια της Γης.

ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΙΟΝΤΩΝ

Λειτουργούν ιονίζοντας το καύσιμο με ένα πυροβόλο ηλεκτρονίων και επιταχύνοντας τα παραγόμενα θετικά ιόντα με εφαρμογή ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου, ενώ πριν την έξοδο τα ηλεκτρόνια εισάγονται στο ρεύμα εξόδου, ώστε ο κινητήρας να μην αποκτήσει αρνητικό φορτίο. Εχουν πολύ μικρή ωστική δύναμη, αλλά καλύτερη σχέση βάρους (22% καύσιμο). Ενας πολύ μικρός κινητήρας του είδους δοκιμάστηκε στο αμερικανικό διαστημόπλοιο «Ντιπ Σπέις 1».

ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΧΟΛ

Παρόμοιοι με τους κινητήρες ιόντων. Χρησιμοποιούνται σε σοβιετικούς και ρωσικούς δορυφόρους από το 1970. Μια νεότερη αμερικανορωσική παραλλαγή καταναλώνει 5 κιλοβάτ παράγοντας ώση 0,2 Νιούτον.

ΜΑΓΝΗΤΟΠΛΑΣΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΙ

Επιταχύνουν φορτισμένα σωματίδια χρησιμοποιώντας μαγνητικά αντί ηλεκτρικά πεδία. Και αυτοί έχουν μικρή ωστική δύναμη (τριπλάσια από των ιοντικών), αλλά η σχέση βάρους τους μπορεί να ποικίλει από 6,7 έως 31% καυσίμου (ανάλογα με την ώση που θα τους ζητηθεί να παράγουν). Σε συνεργασία με τη Ρωσία, την Ιαπωνία και τη Γερμανία, η NASA έφτιαξε ένα πρωτότυπο ισχύος 1 μεγαβάτ.

ΠΑΛΜΟΕΠΑΓΩΓΙΚΟΙ

Οπως και η μαγνητοπλασμοδυναμικοί χρησιμοποιούν μαγνητικά πεδία για την επιτάχυνση του καυσίμου, αφού πρώτα το ιονίσουν με μια ηλεκτρική εκκένωση με τη βοήθεια πυκνωτών. Επειδή δε χρησιμοποιούν ηλεκτρόδια δε φθείρονται. Η σχέση βάρους είναι 14%.

VASIMR

Οι κινητήρες Μαγνητοπλάσματος Μεταβλητής Ειδικής Ωσης έχουν ενδιάμεση ωστική δύναμη και πολύ καλή σχέση βάρους 2,4 - 46% καύσιμο (ανάλογα με την ώση). Το καύσιμο (υδρογόνο) ιονίζεται από ραδιοκύματα και οδηγείται μέσω μαγνητικών πεδίων σε ένα κεντρικό θάλαμο, όπου τα φορτισμένα σωματίδια ακολουθούν μια φθίνουσα σπειροειδή πορεία μέχρι να φτάσουν στην έξοδο, αφού περάσουν πρώτα από ένα πηνίο στραγγαλισμού, που ελέγχει την εξερχόμενη ποσότητα. Μέσα στο θάλαμο καύσης το πλάσμα φτάνει τα 10 εκατ. βαθμούς Κελσίου. Από τους πιθανότερους κινητήρες για χρήση στα διαστημόπλοια προς τον Αρη.

Εκτόξευση και συναρμολόγηση

Σε όλα τα σχέδια επανδρωμένων πτήσεων προς τον Αρη, το πιο δύσκολο κομμάτι είναι η τοποθέτηση σε τροχιά γύρω από τη Γη των διαστημοπλοίων που θα χρειαστούν. Το πρόβλημα είναι ότι τα διαστημόπλοια αυτά θα χρειαστούν το καθένα τουλάχιστον 130 τόνους καύσιμα και ενδεχομένως δυο φορές τόσο. Κανένας πύραυλος που χρησιμοποιείται σήμερα δεν μπορεί να σηκώσει τέτοια φορτία. Το Διαστημικό Λεωφορείο και οι πύραυλοι «Τιτάν 4Β» σηκώνουν το πολύ 25 τόνους φορτίο με κόστος 20 εκατ. δολάρια τον τόνο, κάνοντας ταυτόχρονα απαγορευτικό το κόστος της μεταφοράς σε μικρά τμήματα. Αντίθετα, ο πύραυλος «Κρόνος 5», που χρησιμοποιήθηκε για τις αποστολές στη Σελήνη, ή ο σοβιετικός πύραυλος «Ενέργεια» θα ήταν ό,τι πρέπει. Η παραγωγή τους, όμως, έχει σταματήσει. Ετσι, η NASA σχεδίασε ένα νέο πύραυλο ενδιάμεσης δυναμικότητας, τον «Μάγκνουμ» που θα μπορεί να σηκώσει 80 τόνους ωφέλιμο φορτίο. Ετσι με δύο αποστολές θα μπορεί να μεταφέρει τα υλικά για τη συναρμολόγηση σε τροχιά ενός διαστημοπλοίου για τον Αρη. Ο «Μάγκνουμ» είναι σχεδιασμένος να χρησιμοποιεί τις ίδιες εξέδρες εκτόξευσης και τους είδους βοηθητικούς πυραύλους στερεών καυσίμων όπως το Διαστημικό Λεωφορείο και γι' αυτό θα είναι αρκετά οικονομικός, μόλις 2 εκατ. δολάρια ο τόνος φορτίου. Σαν κινητήρες ο «Μάγκνουμ» θα χρησιμοποιεί τρεις ρωσικής σχεδίασης RD-120.