Από τη Γη στον Άρη σε μόλις 30 ημέρες;

Η ιδέα να φτάσουμε στον Άρη μέσα σε έναν μήνα ακούγεται περισσότερο σαν σενάριο επιστημονικής φαντασίας παρά σαν τεχνολογικό επίτευγμα που θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί μέσα στα επόμενα χρόνια. Ωστόσο, Ρώσοι επιστήμονες φαίνεται πως έχουν κάνει ένα βήμα που θα μπορούσε να φέρει αυτή τη φαντασία πολύ πιο κοντά στην πραγματικότητα. Ερευνητές της κρατικής εταιρείας Rosatom ισχυρίζονται ότι ανέπτυξαν έναν πρωτότυπο κινητήρα πλάσματος ικανό να μειώσει τον χρόνο μετάβασης από τη Γη στον Άρη στις 30 με 60 ημέρες — από τους σημερινούς εννέα μήνες που απαιτούνται για μια τυπική αποστολή.

Η τεχνολογία της ηλεκτρικής ή πλάσμα προώθησης δεν είναι καινούργια. Εδώ και δεκαετίες, διαστημόπλοια χρησιμοποιούν ιοντικούς και Hall-effect κινητήρες για μικροδιορθώσεις τροχιάς και σταθεροποίηση δορυφόρων. Η αποστολή Dawn της NASA, για παράδειγμα, ταξίδεψε στον αστεροειδή Vesta και στον πλανήτη-νάνο Ceres (Δήμητρα) χάρη στην ιοντική της προώθηση, ενώ δεκάδες εμπορικοί δορυφόροι βασίζονται σε αντίστοιχες τεχνολογίες για να διατηρούν σταθερή την τροχιά τους.

Αυτό που κάνει το ρωσικό εγχείρημα της Rosatom τόσο ενδιαφέρον είναι η υπόσχεση να επεκτείνει τη χρήση του πλάσματος πέρα από αυτές τις «ήπιες» εφαρμογές. Ο στόχος δεν είναι πλέον απλώς η διατήρηση της τροχιάς, αλλά η πρόωση ολόκληρων διαστημοπλοίων σε αποστάσεις εκατομμυρίων χιλιομέτρων μέσα στο Ηλιακό Σύστημα. Αν οι ισχυρισμοί των Ρώσων επιβεβαιωθούν, μιλάμε για μια τεχνολογία που θα μπορούσε να επαναπροσδιορίσει τις αρχές της διαστημικής εξερεύνησης.

Ο κινητήρας της Rosatom είναι μια μορφή ηλεκτρικού πυραυλοκινητήρα που βασίζεται σε έναν μαγνητικό επιταχυντή πλάσματος. Σε αντίθεση με τους συμβατικούς χημικούς πυραύλους, που καίνε καύσιμα και οξειδωτικό για να εκτοξεύσουν καυτά αέρια και να παραγάγουν ώθηση, η ρωσική σχεδίαση ιονίζει ένα αέριο —στη συγκεκριμένη περίπτωση υδρογόνο— μετατρέποντάς το σε πλάσμα. Το πλάσμα στη συνέχεια επιταχύνεται μέσω ηλεκτρομαγνητικών πεδίων σε ταχύτητες που αγγίζουν τα 100 km/s.

Αυτή η ταχύτητα εξαγωγής είναι πολλαπλάσια εκείνης των χημικών πυραύλων, που συνήθως δεν ξεπερνούν τα 4,5 km/s. Ο πρωτότυπος κινητήρας λειτουργεί σε παλμικό ρυθμό, με μέση ισχύ περίπου 300 kW και παράγει ώθηση γύρω στα 6 newtons, μικρή σε σχέση με τις δεκάδες ή εκατοντάδες χιλιάδες newtons των χημικών πυραύλων, αλλά επαρκής για συνεχή επιτάχυνση στο Διάστημα. Οι ερευνητές αναφέρουν ότι η συσκευή τους μπορεί να λειτουργήσει για περισσότερες από 2.400 ώρες, διάστημα που θεωρητικά καλύπτει ένα ταξίδι προς τον Άρη. Ο τελικός στόχος τους είναι να διαθέτουν έναν επιχειρησιακό κινητήρα έτοιμο για δοκιμές πτήσης έως το 2030.

Η βασική διαφορά ανάμεσα στους χημικούς και στους ηλεκτρικούς κινητήρες βρίσκεται στο πώς κατανέμουν ενέργεια και καύσιμο. Οι χημικοί πύραυλοι παράγουν τεράστια ώθηση, απαραίτητη για την εκτόξευση από τη Γη ή για σύντομους ελιγμούς, αλλά καταναλώνουν καύσιμα με χαμηλή ενεργειακή απόδοση. Οι κινητήρες πλάσματος, αντίθετα, προσφέρουν ασύγκριτη αποδοτικότητα καυσίμου και πολύ υψηλές ταχύτητες εξαγωγής, με τίμημα τη χαμηλή στιγμιαία ώθηση. Για αυτό, το σενάριο της Rosatom προβλέπει έναν συνδυασμό: χημικούς πυραύλους για την αρχική εκτόξευση και στη συνέχεια μετάβαση σε πλάσμα προώθηση για το ταξίδι προς τον Άρη.

Σήμερα, οι αποστολές προς τον Άρη χρειάζονται κατά μέσο όρο εννέα μήνες, ανάλογα με τη θέση των πλανητών και τη διαθέσιμη ενέργεια. Οι περιορισμοί της χημικής προώθησης σημαίνουν όχι μόνο μεγαλύτερη διάρκεια ταξιδιού, αλλά και αυξημένο ρίσκο για τους αστροναύτες λόγω παρατεταμένης έκθεσης σε κοσμική ακτινοβολία.

Η NASA είχε ήδη δείξει από το 1998 με την αποστολή Deep Space 1 ότι η ιοντική προώθηση μπορεί να προσφέρει εξαιρετική απόδοση περίπου δέκα φορές υψηλότερη από αυτήν των χημικών πυραύλων. Η πιο πρόσφατη αποστολή Psyche, που ξεκίνησε το 2023, χρησιμοποιεί Hall-effect thrusters για να φτάσει στον μεταλλικό αστεροειδή ως το 2029, αποδεικνύοντας ότι η ηλεκτρική προώθηση είναι ήδη λειτουργική για μακροχρόνια ταξίδια.

Αν η Rosatom καταφέρει να ανεβάσει το επίπεδο ισχύος και αξιοπιστίας αυτής της τεχνολογίας, τότε ένα ταξίδι στον Άρη διάρκειας μόλις 30 ημερών δεν θα μοιάζει πια με μακρινό όνειρο. Θα μπορούσε να είναι η απαρχή μιας νέας εποχής στην εξερεύνηση του Ηλιακού Συστήματος, όπου ο Άρης θα πάψει να είναι ένας δύσκολος προορισμός και θα μετατραπεί σε το πρώτο βήμα προς τα αστέρια.

[source]