Η NASA δοκιμάζει πανίσχυρο προωθητήρα πλάσματος για μελλοντικό ταξίδι στον Άρη

Σύνοψη

• Η NASA δοκίμασε με επιτυχία έναν πρότυπο ηλεκτρομαγνητικό προωθητήρα MPD (Magnetoplasmadynamic), ο οποίος χρησιμοποιεί ως καύσιμο ατμό μετάλλου λιθίου.
• Η δοκιμή πραγματοποιήθηκε στον ειδικό θάλαμο κενού του Jet Propulsion Laboratory (JPL) της υπηρεσίας, αγγίζοντας την ισχύ ρεκόρ των 120 kilowatts.
• Το συγκεκριμένο επίπεδο ισχύος είναι 25 φορές υψηλότερο από αυτό των ηλεκτρικών προωθητήρων της τρέχουσας διαστημικής αποστολής Psyche.
• Οι κινητήρες αυτής της τεχνολογίας αναμένεται να μειώσουν τον χρόνο μετάβασης στον πλανήτη Άρη, μειώνοντας παράλληλα την έκθεση των αστροναυτών σε κοσμική ακτινοβολία.
• Μια πλήρης επανδρωμένη αποστολή στον Άρη θα απαιτήσει συστοιχίες κινητήρων MPD συνολικής ισχύος 2 έως 4 Megawatts, υποδεικνύοντας την ανάγκη για διαστημικούς πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Η NASA δοκίμασε πρόσφατα έναν νέο προωθητήρα MPD (Magnetoplasmadynamic) στο Jet Propulsion Laboratory, επιτυγχάνοντας ισχύ 120 kilowatts. Ο κινητήρας χρησιμοποιεί ως προωθητικό μέσο ατμό μετάλλου λιθίου και λειτουργεί βάσει ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Αντί για συμβατικά χημικά καύσιμα, ιονίζει το λίθιο και το επιταχύνει μέσω της δύναμης Lorentz, προσφέροντας υψηλή αποδοτικότητα. Η τεχνολογία αυτή προορίζεται για την ελαχιστοποίηση του χρόνου ταξιδιού στις μελλοντικές επανδρωμένες αποστολές προς τον Άρη.

Βασικά Χαρακτηριστικά

• Τύπος κινητήρα: Magnetoplasmadynamic (MPD) Thruster
• Προωθητικό μέσο: Ατμός μετάλλου λιθίου (Lithium vapor)
• Μέγιστη ισχύς δοκιμής: 120 kilowatts (kW)
• Στόχος ισχύος επανδρωμένης αποστολής: 2 – 4 Megawatts (MW)
• Εκτιμώμενη διάρκεια συνεχούς λειτουργίας: >23.000 ώρες

Η παραδοσιακή εξερεύνηση του Διαστήματος βασίστηκε για δεκαετίες στους χημικούς πυραύλους. Η αρχή λειτουργίας τους προσφέρει τεράστια ώθηση για την έξοδο από τη βαρύτητα της Γης, ωστόσο η ειδική ώθηση –ο δείκτης αποδοτικότητας καυσίμου– είναι εξαιρετικά χαμηλή. Οι χημικοί κινητήρες καταναλώνουν το καύσιμό τους μέσα σε λίγα λεπτά. Για ένα μακρινό ταξίδι όπως αυτό προς τον Άρη, η διαρκής μεταφορά τεράστιων ποσοτήτων χημικών καυσίμων είναι απαγορευτική τόσο από πλευράς βάρους όσο και κόστους.

Εδώ υπεισέρχεται η ηλεκτρική προώθηση. Μέχρι σήμερα, συστήματα όπως οι κινητήρες ιόντων έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε μικρές αποστολές. Η αποστολή Psyche της NASA, που εκτοξεύτηκε το 2023, βασίζεται σε ηλεκτρικούς προωθητήρες, αλλά με μέγιστη ισχύ μόλις 4,5 kilowatts. Παρά την αποδοτικότητά τους, η συνολική παραγόμενη ώθηση είναι ισοδύναμη με το βάρος ενός φύλλου χαρτιού. Για τη μεταφορά ενός βαρύτερου, επανδρωμένου σκάφους, απαιτούνται τεχνολογίες που μπορούν να διαχειριστούν τάξεις μεγέθους περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια.

Η επιλογή του λιθίου και ο κινητήρας MPD

Το Jet Propulsion Laboratory επικεντρώνεται πλέον στους προωθητήρες Magnetoplasmadynamic. Η ειδοποιός διαφορά του κινητήρα MPD που δοκιμάστηκε τον Φεβρουάριο του 2026, έγκειται στο προωθητικό μέσο. Ενώ προηγούμενοι κινητήρες ιόντων χρησιμοποιούσαν βαρέα ευγενή αέρια όπως το ξένον ή το κρυπτόν, η νέα γενιά λειτουργεί με λίθιο.

Το λίθιο παρουσιάζει σημαντικά φυσικοχημικά πλεονεκτήματα. Έχει εξαιρετικά χαμηλή ενέργεια ιονισμού, πράγμα που σημαίνει ότι απαιτείται λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια για τη μετατροπή του σε πλάσμα. Παράλληλα, ως στερεό μέταλλο σε θερμοκρασία δωματίου, η αποθήκευσή του στο διαστημικό σκάφος είναι πολύ πιο ασφαλής και πρακτική, καθώς δεν απαιτεί τις βαριές, υπερσυμπιεσμένες δεξαμενές που συνοδεύουν τα αέρια σε υψηλή πίεση. Στον θάλαμο κενού του JPL, το στερεό λίθιο θερμαίνεται μέχρι να εξατμιστεί, μετατρέπεται σε πλάσμα, και τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία το επιταχύνουν βίαια, δημιουργώντας μια φωτεινή δέσμη εξαιρετικά υψηλής θερμοκρασίας και ενέργειας.

Ο James Polk, κύριος ερευνητής στο JPL με μακρά πορεία σε συστήματα προώθησης από την εποχή του Deep Space 1, ανέφερε την επίτευξη του ορόσημου των 120 kilowatts ως κομβικής σημασίας. Αποδεικνύει ότι ο σχεδιασμός είναι ικανός να διαχειριστεί τις τεράστιες θερμικές καταπονήσεις χωρίς να καταρρεύσει η διάταξη των ηλεκτροδίων.

Ανεβάζοντας την κλίμακα στα megawatts

Η επιτυχία της δοκιμής των 120 kW αποτελεί το πρώτο βήμα. Οι μηχανικοί της NASA υπολογίζουν ότι η μεταφορά ανθρώπων στον Άρη μέσα σε ένα λογικό χρονικό πλαίσιο –που θα ελαχιστοποιούσε την έκθεση του πληρώματος στην επικίνδυνη κοσμική ακτινοβολία και την απώλεια οστικής μάζας– απαιτεί συνολική διαθέσιμη ισχύ της τάξης των 2 έως 4 Megawatts (MW).

Αυτό το νούμερο συνεπάγεται τη χρήση μιας συστοιχίας πολλών κινητήρων MPD που θα λειτουργούν αδιάκοπα για μήνες, φτάνοντας τις 23.000 ώρες συνεχούς λειτουργίας. Το κρίσιμο ερώτημα που προκύπτει αφορά την πηγή αυτής της ενέργειας. Οι ηλιακοί συλλέκτες δεν επαρκούν, ειδικά καθώς το σκάφος θα απομακρύνεται από τον Ήλιο. Η εξέλιξη των ηλεκτρικών προωθητήρων λιθίου είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με το πρόγραμμα Διαστημικής Πυρηνικής Προώθησης (Space Nuclear Propulsion). Μόνο ένας μικρός, διαστημικού τύπου πυρηνικός αντιδραστήρας σχάσης θα μπορούσε να παρέχει τα απαιτούμενα Megawatts με τη σταθερότητα που χρειάζονται οι κινητήρες MPD.

*Μπορείτε πλέον να προσθέσετε το Techgear.gr ως Προτιμώμενη Πηγή ενημέρωσης για τις αναζητήσεις σας στο Google Search!