Motor pro meziplanetární lety

Posledních 50 let létáme do vesmíru pomocí raket s chemickým pohonem, které mají spalovací systémy s palivem a okysličovadlem. Na rychlejší a pohodlnější cesty k planetám ale tento pohon určitě nestačí. Silnějším raketovým pohonem budoucnosti by mohl být motor se zkratkou VASIMR, který velkou rychlostí vyvrhuje elektricky nabité ionty, tedy částice plazmatu. Díky němu by mohla cesta lidí na Mars trvat jen 39 dní, a to je méně než trvala první Kolumbova cesta ke břehům Ameriky. Se současnými pohony by taková cesta trvala skoro 3 roky.

S nápadem na vývoj tohoto motoru přišel už v roce 1977 fyzik a dnes bývalý astronaut NASA Franklin Chang-Diaz. V kosmu byl celkem sedmkrát, vždy na palubě kosmického raketoplánu. Tento vědec nyní pracuje v Massachusetts Institute of Technology a vlastní výzkumnou firmu Ad Astra Rocket Company. Ta od roku 2005 motor VASIMR vyvíjí.

Anglická zkratka VASIMR znamená VAriable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket, volně přeloženo "Raketa s proměnlivým specifickým impulzem, poháněná magneticky urychleným plazmatem". Specifický impulz je hybnost, kterou uděluje jednotce hmotnosti z motoru vyletující palivo. Je to vlastně totéž jako rychlost, s jakou tyto částice paliva opouštějí trysku rakety.

Jaký je princip tohoto motoru: nejdříve se radiovými vlnami ohřeje a ionizuje pracovní látka – neutrální atomy se rozdělí na kladné a záporné ionty. Tato elektricky nabitá látka je pak prudce urychlena magnetickým polem a letí ven. Dosavadní chemické raketové motory mají sice velký tah, ale malý specifický impulz paliva, tedy malou výletovou rychlost, a velmi malou výdrž. VASIMR bude mít sice menší tah, ale hmotnostní jednotka pracovní látky udělí raketě mnohem větší díl hybnosti a energie. Plazmový motor bude tak schopen pracovat po mnohem delší dobu. Tah tohoto motoru bude také možné plynule regulovat.

Pracovní látkou motoru VASIMR bude pravděpodobně vodík, deuterium nebo helium. Plyn bude proměněn v plazma o teplotě asi 11 milionů stupňů Celsia. Motor bude schopen urychlit například raketu letící k Marsu až na rychlost přes 50 kilometrů za sekundu.

Tento motor samozřejmě potřebuje silný vnější zdroj energie. Na Zemi byly doposud postaveny demonstrační exempláře s výkony 50, 100 a 200 kW, které byly napájeny z baterií. Během 3 let bude vyzkoušen zatím nejsilnější typ s výkonem 200 kW v kosmu na Mezinárodní kosmické stanici ISS. Pro zmíněný let kosmické lodi s lidskou posádkou k Marsu ale bude potřeba výkon 200 megawattů. Vysoký výkon zajistí 7 malých jaderných reaktorů.

VASIMR může pracovat pouze ve vakuu, a proto není určen pro start raket ze Země. Ale za hranicemi atmosféry jeho výkon zastíní všechny dosavadní raketové motory. Ke své práci přitom potřebuje asi 20x méně pracovní látky než klasický chemický pohon. Magnetické pole motoru také bude možné využít pro ochranu posádky před radiací, především před nabitými částicemi vylétávajícími ze Slunce. VASIMR může dobře posloužit i při provozu a dlouhodobém manévrování orbitálních stanic a družic v okolí Země nebo při cestách automatických sond k vnějším planetám.