Kann ein VASIMR-Plasmamotor zum Starten einer Rakete verwendet werden?

Die absolut grundlegendste Idee? Vielleicht, aber ein VASIMR-Triebwerk, das planetarisch starten oder landen kann, ist kein VASIMR-Triebwerk.

VASIMR-Triebwerke sind eine Art Thermalrakete – sie arbeiten, indem sie Gas erhitzen und es aus einer Düse ausdehnen (ähnlich wie chemische und nukleare thermische Triebwerke, aber NICHT wie gitterförmige Ionentriebwerke). Diffuses Gas wird zu Plasma ionisiert und in einem Magnetfeld eingeschlossen, durch Hochfrequenzenergie auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt und dann aus einer magnetischen Düse expandiert. Dies erfordert eine große Menge an Leistung, ermöglicht jedoch einen ziemlich guten ISP, einen besseren Schub als bei gitterförmigen Ionentriebwerken und die Möglichkeit, den ISP anzupassen, indem die Temperatur angepasst wird, auf die das Plasma erhitzt wird (und damit die pro Schubeinheit erforderliche Energie). .

Es gibt zwei Probleme:

1. Wie in der anderen Antwort erwähnt, benötigen Sie viel Energie, um mit jedem elektrischen Triebwerk einen signifikanten Schub zu erzeugen - Sie sollten besser eine Vielzahl unglaublich leichter, effizienter und leistungsstarker Kernreaktoren haben.

2. Die Prinzipien, nach denen der VASIMR-Motor arbeitet, hängen ziemlich davon ab, ob das Plasma ziemlich diffus ist – dh die Art von Dingen, die im Vakuum oder nahe dem Vakuum funktionieren, aber nicht in einer Atmosphäre. Außerdem bedeutet dies, dass Sie nicht viel Schub pro Motor bekommen, selbst wenn Sie viel Leistung haben, und daher wiegt der Motor mehr, als er heben kann (noch bevor Sie den Kernreaktor an Bord bringen!).

Alles ist nicht verloren. Es gibt eine niedrigere Form der elektrischen Rakete, die ein ähnliches Prinzip wie das VASIMR-Triebwerk verwendet, aber Plasma nicht vorionisiert und in Magnetfeldern einschließt. Dies ist der Arcjet, der im Grunde wie eine gewöhnliche chemische Rakete gebaut ist, aber Anstelle einer Brennkammer hat es eine Kammer, in der ein Lichtbogen (wie er von einem Lichtbogenschweißgerät erzeugt wird) gasförmiges Treibmittel unter hohem Druck erhitzt, das dann aus einer normalen Glockendüse entspannt wird. Arcjets können einen höheren Schub erzeugen, aber Sie benötigen immer noch einen außergewöhnlich starken Reaktor, um mit ihnen zu schweben oder abzuheben.

Der VASMIR 200 hat einen Schub von 5,4 Newton, und Sie benötigen 9,8 Newton, um 1 kg gegen die Erdanziehungskraft zu heben. 700 Tonnen werden also mehr als eine Million Motoren benötigen und mehr als 254 GW Strom verbrauchen.

Selbst wenn die Motoren schwerelos sind, hebt dies nicht von der Erde ab, ohne die Stromerzeugung eines beträchtlichen Landes zu kooptieren.

Der elektrische Antrieb neigt auch dazu, den größten Teil der Effizienz zu verlieren, wenn er gegen eine Atmosphäre arbeitet, obwohl er mit einem Viertel einer TW im Spiel anfangen könnte, wie eine schlecht funktionierende nukleare thermische Rakete zu arbeiten , indem er die Atmosphäre erhitzt.

Der elektrische Antrieb funktioniert im Allgemeinen nicht gut in einer Atmosphäre oder bei hohen Schubkräften und ist daher im Allgemeinen Missionen vorbehalten, bei denen Manöver über sehr lange Zeiträume (Wochen bis Monate) durchgeführt werden können.

Wenn Sie diese Art von Fahrzeug erkunden möchten, kann das Kerbal Space-Programm mit einigen der Mods der nahen Zukunft ein nützliches Werkzeug sein, um zu sehen, was möglich wird und was unmöglich bleibt.