İyon ve Plazma Motorları

Kimyasal roketler günümüz uzay teknolojisinde vazgeçilmezimiz. Fakat eğer gelecekte, yıldızlar arası bir yolculuk hedefliyorsak kimyasal roketler işimizi görmeyebilir. Daha önceki yazımızda bahsettiğimiz gibi, kimyasal roketler her ne kadar çok güçlü bir itme kuvvetine sahip olsalar da çok kısa bir süre yanarlar. Kimyasal roketlerin aksine iyon motorları, alışılagelmiş roketleri hareket ettiren süper sıcak gazları ani ve etkileyici bir patlamayla üretmezler. Aslına bakılacak olursa, ürettikleri güç, gramla ölçülür. Dünyada bir masa üstüne yerleştirildikleri zaman hareket edemeyecek kadar güçsüzdürler. Ancak, itiş güçlerindeki eksikliği dış uzayın boşluğunda yıllarca çalışarak fazlasıyla giderirler. 

Tipik bir iyon motoru, bir televizyon ekran tüpünün içini andırır. Bir elektrik akımı tarafından ısıtılan filaman, ksenon gibi iyonize olmuş bir ışın demeti yaratır; bu da roketin arkasından dışarı püskürtülür. İyon motorları sıcak, patlayıcı bir gaz çıkışı ile değil, zayıf fakat sürekli bir iyon akışı ile hareket eder. 

NASA'nın NSTAR iyon iticisi, 1998 yılında balarıyla fırlatılan Deep Space 1 sondasının içinde denenmiştir. İyon motoru toplamda 678 gün ateşlenerek iyon motorları için yeni bir rekor oluşturmuştur. Avrupa Uzay Ajansı da kendi Smart 1 sondasında bir iyon motoru denemiştir. Japonya'nın bir asteroitin yanından geçip giden Hayabusa uzay sondası, dört ksenon iyon motoru ile donatılmıştı. Sıradan olsa da, iyon motoru gezegenler arasında (acil olmayan) uzun zamanlı görevler yapılmasına olanak sağlayacaktır. Aslına bakacak olursak iyon motorları günün birinde gezegenler arası taşımacılığın yük beygiri olabilirler. 

NASA'nın NSTAR İyon İticisi

Uzayda hareket için güçlü bir plazma jeti kullanan plazma motoru, örneğin VASIMR (Variable specific impulse magnetoplasma rocket - değişken özgül itkili manyetoplazma roketi), iyon motorunun daha güçlü bir türüdür. Astronot/mühendis Franklin Chang-Diaz tarafından tasarlanan bu motor, hidrojen gazını bir milyon santigrat derece düzeyine ısıtmak için radyo dalgaları ve manyetik alanlar kullanmaktadır. Elde edilen süper sıcak plazma, daha sonra roketin arkasından püskürtülerek önemli bir itme gücü sağlanmaktadır. Bu motorun prototipleri üretilmiş, fakat henüz hiçbiri uzaya gönderilmemiştir. Bazı mühendisler plazma motorunun bir Mars görevi için kullanılabileceğin, Mars'a yolculuk süresini önemli ölçüde kısaltarak birkaç ay düzeyine indireceğini ümit etmektedir. Tasarımlardan bazılarında motordaki plazmayı ısıtmak için güneş enerjisi kullanılmaktadır. Bazı tasarımlarda ise nükleer fisyon kullanılmaktadır (bu, bazı güvenlik endişeleri yaratmaktadır, çünkü gemilerle uzaya büyük miktarlarda nükleer malzeme göndermek, kazalara yol açabilir).

VASIMR Tasarımı

Bununla beraber ne iyon, ne de plazma/VASIMR motoru bizi yıldızlara götürmek için yeterli güce sahiptir. Bunun için tümüyle yeni bir takım itici güç tasarımları gerekmektedir. Bir yıldız gemisi tasarlarken karşılaşılan ciddi güçlüklerden birisi, en yakın yıldıza dahi gidebilmek için gereken şaşırtıcı yakıt miktarı ve geminin uzaktaki hedefine ulaşması için geçecek uzun süredir.