NASA: Κινητήρας ιόντων 25x πιο ισχυρός – στόχος ο Άρης

Νέος κινητήρας ιόντων MPD της NASA επιτύχει αιχμαία ισχύ 120 kW, 25 φορές πάνω από τον ισχυρότερο σε χρήση. Στόχος: επανδρωμένη αποστολή στον Άρη.

Ένας νέος τύπος κινητήρα ιόντων ολοκλήρωσε με επιτυχία τις πρώτες δοκιμές στο εργαστήριο της NASA, καταγράφοντας μέγιστη ισχύ 120 κιλοβάτ — 25 φορές υψηλότερη από τον πιο ισχυρό κινητήρα ιόντων που χρησιμοποιεί σήμερα η διαστημική υπηρεσία. Η τεχνολογία αυτή στοχεύει να αποτελέσει τη βασική πρόωση για επανδρωμένες αποστολές στον Άρη.

Τι είναι ο κινητήρας ιόντων και σε τι διαφέρει

Ο κινητήρας ιόντων λειτουργεί εντελώς διαφορετικά από τους συμβατικούς κινητήρες πυραύλων που καίνε χημικά καύσιμα. Χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητικά πεδία για να επιταχύνει ιόντα — δηλαδή φορτισμένα άτομα — τα οποία εκτοξεύονται από το ακροφύσιο παράγοντας ώθηση. Το αποτέλεσμα είναι κατανάλωση προωθητικού 90% χαμηλότερη σε σχέση με χημικό πύραυλο, μικρότερο βάρος σκάφους και μειωμένο κόστος εκτόξευσης. Το μειονέκτημα είναι η αργή επιτάχυνση στα αρχικά στάδια, αλλά η ώθηση συσσωρεύεται βαθμιαία και οδηγεί τελικά σε πολύ υψηλές ταχύτητες.

Ο νέος κινητήρας MPD και τα αποτελέσματα δοκιμών

Ο νέος κινητήρας ονομάζεται λιθιοτροφοδοτούμενος μαγνητοπλασμοδυναμικός επιταχυντής (MPD) και αποτελεί διαφορετική κατηγορία από τους συμβατικούς κινητήρες ιόντων με ξένο αέριο. Παράγει ισχυρό ηλεκτρικό ρεύμα που αλληλεπιδρά με μαγνητικό πεδίο, επιταχύνοντας ιόντα λιθίου. Στις 24 Φεβρουαρίου, το πρωτότυπο ολοκλήρωσε 5 δοκιμαστικές εκκινήσεις στο ειδικό κενό δοκιμών COMET του Εργαστηρίου Αεριωθούμενης Ώθησης (JPL), σε κλειστό θάλαμο μήκους 8 μέτρων. Η αιχμαία ισχύς έφτασε τα 120 kW, ξεπερνώντας τον ισχυρότερο κινητήρα ιόντων της αποστολής Psyche, ο οποίος μπορεί να επιταχύνει ένα σκάφος μέχρι τα 200.000 χλμ/ώρα.

Ο διαχειριστής της NASA Jared Isaacman δήλωσε ότι πρόκειται για την πρώτη φορά που ένα σύστημα ηλεκτρικής πρόωσης αμερικανικής κατασκευής φτάνει σε τέτοια επίπεδα ισχύος. Ο επικεφαλής επιστήμονας του JPL James Polk, που εργάζεται στους κινητήρες ιόντων από τη δεκαετία του ’90 και την αποστολή Deep Space 1, επιβεβαίωσε ότι οι δοκιμές επαλήθευσαν τόσο τη σκοπιμότητα όσο και τους στόχους ισχύος.

Επόμενοι στόχοι: από 120 kW σε 1 megawatt

Ο Polk σχεδιάζει να ανεβάσει την ισχύ σε 500 kW έως 1 megawatt τα επόμενα χρόνια, με μακροπρόθεσμο στόχο κινητήρες έως 4 megawatt. Ένα επανδρωμένο διαστημόπλοιο για τον Άρη θα μπορούσε να φέρει ταυτόχρονα πολλαπλούς τέτοιους κινητήρες. Ωστόσο, το βασικό εμπόδιο παραμένει η ενέργεια: οι υπάρχουσες αποστολές με κινητήρες ιόντων εξαρτώνται από ηλιακά πάνελ, τα οποία αποδίδουν ελάχιστα σε μεγάλες αποστάσεις από τον Ήλιο.

Για αυτόν τον λόγο, η NASA προωθεί παράλληλα το πρόγραμμα πυρηνικής πρόωσης Space Reactor 1 Freedom, που σχεδιάζεται να εκτοξευθεί στα τέλη του 2028. Αρχικά θα χρησιμοποιεί συμβατικούς κινητήρες ιόντων με ξένο, αλλά ο μακροπρόθεσμος στόχος είναι η σύνδεσή του με τους MPD κινητήρες λιθίου για επανδρωμένες αποστολές στον Άρη.

Ιστορικό: από το Deep Space 1 μέχρι σήμερα

Οι κινητήρες ιόντων χρησιμοποιούνται στο διάστημα από τη δεκαετία του ’60, αλλά απέκτησαν ουσιαστικό ρόλο με το Deep Space 1 το 1998 — την πρώτη αποστολή της NASA με κινητήρα ιόντων πέρα από τη γήινη τροχιά. Ακολούθησαν αποστολές όπως η Dawn (Ceres και Vesta), η Hayabusa 2 της Ιαπωνίας, η DART, το SMART-1 της ESA και η BepiColombo που κατευθύνεται στον Ερμή. Ο νέος MPD κινητήρας αντιπροσωπεύει το επόμενο άλμα σε αυτή την εξελικτική διαδρομή.

Η άποψή μας στο Techblog

Η επιτυχία αυτή δεν αφορά μόνο επιστήμονες και μηχανικούς — αφορά την πιθανότητα επανδρωμένων αποστολών στον Άρη να γίνουν τεχνολογικά εφικτές μέσα στη δεκαετία. Αν ο MPD κινητήρας αποδώσει σε πλήρη κλίμακα και συνδυαστεί με πυρηνική ενέργεια, το ταξίδι προς τον Άρη αλλάζει εντελώς χαρακτήρα — δεν μιλάμε πια για θεωρητικά σχέδια αλλά για εργαλεία που ήδη δοκιμάζονται.