Можно ли использовать плазменный двигатель VASIMR для запуска ракеты?

Самая основная идея? Возможно, но двигатель VASIMR, способный к планетарному взлету или посадке, не является двигателем VASIMR.

Двигатели VASIMR — это тип тепловой ракеты — они работают, нагревая газ и расширяя его из сопла (очень похоже на химические и ядерные тепловые двигатели, но НЕ на ионные двигатели с сеткой). Диффузный газ ионизируется в плазму и удерживается в магнитном поле, нагревается радиочастотной энергией до очень высокой температуры, а затем выпускается из магнитного сопла. Для этого требуется большое количество энергии, но это обеспечивает довольно хороший ISP, лучшую тягу, чем у ионных двигателей с сеткой, и возможность регулировать ISP, регулируя температуру, до которой нагревается плазма (и, следовательно, энергия, необходимая на единицу тяги). .

Есть две проблемы:

1. Как упоминалось в другом ответе, вам нужно МНОГО энергии для создания значительной тяги с любым электрическим двигателем - вам лучше иметь множество невероятно легких, эффективных и мощных ядерных реакторов.

2. Принципы, по которым работает двигатель VASIMR, в значительной степени зависят от диффузии плазмы, то есть от того, что работает в вакууме или почти в вакууме, но не в атмосфере. Кроме того, это означает, что вы просто не получаете очень большой тяги на двигатель, даже если у вас много мощности, и, следовательно, двигатель весит больше, чем может поднять (даже до того, как вы получите ядерный реактор на борту!)

Не все потеряно. Существует форма электрической ракеты более низкого уровня, в которой используется принцип, несколько похожий на двигатель VASIMR, но вместо предварительной ионизации плазмы и удерживания ее в магнитных полях. Это Arcjet, который в основном построен как обычная химическая ракета, но вместо камеры сгорания у него есть камера, в которой электрическая дуга (подобная дуге, создаваемой дуговой сваркой) нагревает газообразное топливо под высоким давлением, которое затем расширяется из обычного сопла колпака. Дуговые двигатели могут производить более высокую тягу, но вам все равно понадобится исключительно мощный реактор, чтобы парить или взлетать вместе с ними.

VASMIR 200 имеет тягу 5,4 ньютона, и вам нужно 9,8 ньютона, чтобы поднять 1 кг против земного притяжения. Таким образом, для 700 тонн потребуется более миллиона двигателей и будет потребляться более 254 ГВт электроэнергии.

Таким образом, даже если двигатели невесомы, это не взлет с земли без кооптации производства электроэнергии значительной страны.

Электрическая силовая установка также имеет тенденцию терять большую часть эффективности при работе против атмосферы, хотя с четвертью ТВт в игре она может начать работать как плохо работающая ядерная тепловая ракета , нагревая атмосферу.

Электрическая силовая установка обычно плохо работает в атмосфере или при большой тяге, поэтому обычно используется для миссий, в которых маневры могут выполняться в течение очень длительного периода времени (от недель до месяцев).

Если вы хотите изучить этот тип транспортного средства, программа Kerbal Space с некоторыми модами ближайшего будущего может стать полезным инструментом, чтобы увидеть, что становится возможным, а что остается невозможным.