Διάστημα
Η NASA δοκίμασε νέο ηλεκτρικό κινητήρα που μπορεί να φέρει αστροναύτες στον Άρη
Τι είναι ο MPD κινητήρας και γιατί διαφέρει
Οι περισσότεροι ηλεκτρικοί κινητήρες που λειτουργούν σήμερα στο διάστημα — όπως αυτοί του διαστημοπλοίου Psyche της NASA — χρησιμοποιούν ηλεκτρικά πεδία για να επιταχύνουν ιόντα, παράγοντας μικρή αλλά συνεχή ώθηση. Ο MPD κινητήρας λειτουργεί διαφορετικά: χρησιμοποιεί ισχυρά ηλεκτρικά ρεύματα που αλληλεπιδρούν με ένα μαγνητικό πεδίο για να επιταχύνουν ηλεκτρομαγνητικά πλάσμα λιθίου, επιτρέποντας σημαντικά υψηλότερη ισχύ και πυκνότητα ώθησης σε σχέση με τα υπάρχοντα συστήματα. Η ιδέα δεν είναι νέα — η έρευνα ξεκινά από τη δεκαετία του 1960 — αλλά ποτέ ως σήμερα δεν έχει πετάξει επιχειρησιακά.
Η επιλογή λιθίου ως καυσίμου έχει ουσιαστικό αντίτιμο: ο κινητήρας λειτουργεί σε ακραίες θερμοκρασίες. Κατά τη διάρκεια των πέντε αναφλέξεων στο CoMeT vacuum facility του JPL, το ηλεκτρόδιο βολφραμίου στο κέντρο του κινητήρα άγγιξε πάνω από 2.800 βαθμούς Κελσίου (5.000°F). Αυτό δημιουργεί σοβαρές ανησυχίες για τη μακροχρόνια αντοχή των υλικών — ένα από τα κύρια τεχνικά εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν.
120 kW σήμερα, 1 MW αύριο
Τα 120 kW της δοκιμής αντιστοιχούν σε ισχύ πάνω από 25 φορές μεγαλύτερη από αυτή των ηλεκτρικών κινητήρων του Psyche, που είναι επί του παρόντος το πιο ισχυρό ηλεκτρικά προωθούμενο διαστημόπλοιο της NASA. Η ομάδα στοχεύει να φτάσει μεταξύ 500 kilowatt και 1 megawatt ανά κινητήρα στα επόμενα χρόνια. Για μια επανδρωμένη αποστολή στον Άρη, η NASA εκτιμά ότι θα απαιτούνται 2 έως 4 megawatt συνολικής ισχύος, με πολλαπλούς MPD κινητήρες να λειτουργούν παράλληλα για πάνω από 23.000 ώρες — αριθμός που αντιστοιχεί σε περίπου 2,5 χρόνια συνεχούς λειτουργίας.
Η σύγκριση με τους συμβατικούς χημικούς πυραύλους είναι αποκαλυπτική: μια ηλεκτρική πρόωση χρησιμοποιεί έως και 90% λιγότερο καύσιμο από έναν παραδοσιακό πύραυλο υψηλής ώθησης. Αυτό μεταφράζεται σε δραματικά μικρότερη μάζα εκτόξευσης και μεγαλύτερη ευελιξία για τα ωφέλιμα φορτία μιας αποστολής στον Κόκκινο Πλανήτη.
Πυρηνική ενέργεια ως μονόδρομος
Η ισχύς που απαιτεί αυτός ο κινητήρας δεν μπορεί να παρασχεθεί από ηλιακά πάνελ σε μια αποστολή προς τον Άρη. Το πρόγραμμα χρηματοδοτείται από το Space Nuclear Propulsion project της NASA, το οποίο από το 2020 υποστηρίζει ένα πρόγραμμα πυρηνικής ηλεκτρικής πρόωσης megawatt-κλάσης για επανδρωμένες αποστολές στον Άρη. Σύμφωνα με τη NASA, όταν ο MPD κινητήρας συνδυαστεί με πυρηνικό αντιδραστήρα, θα μπορεί να μειώσει τη μάζα εκτόξευσης και να υποστηρίξει τα φορτία που απαιτούνται για επανδρωμένες αποστολές.
Η ανάπτυξη του MPD thruster διαρκεί 2,5 χρόνια και διεξάγεται από το JPL σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Princeton και το Glenn Research Center της NASA. Ο επικεφαλής ερευνητής James Polk έχει δουλέψει σε ηλεκτρικά συστήματα πρόωσης από εποχής του Deep Space 1 — της πρώτης αποστολής που χρησιμοποίησε ηλεκτρική πρόωση πέρα από την τροχιά της Γης.
Πηγές
NASA JPL — NASA Fires Up Powerful Lithium-Fed Thruster for Trips to Mars ExtremeTech — NASA Tests New Electric Thruster, Finds It Could Power Crewed Mars Mission NASA.gov — NASA Fires Up Powerful Lithium-Fed Thruster for Trips to Mars
217
