Ένας υποσχόμενος μαγνητοπλασμαδυναμικός (MPD) προωθητήρας θα μπορούσε να μειώσει δραστικά τον χρόνο ταξιδιού στο Διάστημα. Οι πρώτες δοκιμές του πρωτοτύπου έχουν ήδη πραγματοποιηθεί.
Επαναστατική μείωση του χρόνου ταξιδιού
Σύμφωνα με τις μέχρι τώρα εκτιμήσεις, ένα επανδρωμένο ταξίδι προς τον Άρη διαρκεί από έξι έως εννέα μήνες. Ωστόσο, μια ερευνητική ομάδα του Ινστιτούτου Τρόιτσκ στη Ρωσία υποστηρίζει ότι μπορεί να μειώσει τη διάρκεια της διαδρομής στον Κόκκινο Πλανήτη σε μόλις έναν έως δύο μήνες. Αυτό θα επιτευχθεί μέσω της χρήσης ενός μαγνητοπλασμαδυναμικού (MPD) κινητήρα.
«Στα συμβατικά συστήματα προώθησης, η μέγιστη ταχύτητα του εκπεμπόμενου υλικού αγγίζει τα 4,5 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο, λόγω των περιορισμών της καύσης καυσίμου», εξηγεί ο Αλεξέι Βορόνoφ, αναπληρωτής γενικός διευθυντής επιστημονικών ερευνών στο Ινστιτούτο Τρόιτσκ. Αυτό αντιστοιχεί σε περίπου 16.200 χιλιόμετρα την ώρα.
Πώς λειτουργεί η προώθηση με πλάσμα
Οι κινητήρες πλάσματος είναι ιδιαίτερα αποδοτικοί, καθώς μετατρέπουν σχεδόν όλη την ενέργεια σε ώθηση, χωρίς σημαντικές απώλειες θερμότητας. Ο ερευνητής Έγκορ Μπιριούλιν από το Ινστιτούτο Rosatom στο Τρόιτσκ εξηγεί ότι τα φορτισμένα ιόντα υδρογόνου επιταχύνονται στα 360.000 χιλιόμετρα την ώρα (ή 100 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο) μέσω μαγνητικών πεδίων. Αυτά τα σωματίδια, εξωθούμενα ομαδικά από τον κινητήρα, δημιουργούν τη δύναμη ώθησης για το διαστημόπλοιο.
Αυτή η τεχνολογία δεν θα επιτρέψει μόνο ταξίδια προς τον Άρη, αλλά και διαπλανητικές αποστολές πέρα από το ηλιακό μας σύστημα. Ο χρόνος ταξιδιού θα εξαρτάται από το μέγεθος του διαστημοπλοίου και το φορτίο του, αλλά εκτιμάται ότι το ταξίδι στον Άρη θα διαρκεί πλέον μόλις έναν έως δύο μήνες.
Η κατασκευή του πρωτοτύπου
Μια λειτουργική έκδοση του κινητήρα αναμένεται να είναι έτοιμη έως το 2030. Το πρωτότυπο έχει ήδη δοκιμαστεί σε ένα ειδικό εργαστηριακό περιβάλλον, σχεδιασμένο να προσομοιώνει τις συνθήκες του Διαστήματος. Η δοκιμαστική εγκατάσταση περιλαμβάνει έναν θάλαμο μήκους 14 μέτρων και διαμέτρου 4 μέτρων, εξοπλισμένο με ευαίσθητους αισθητήρες, αντλίες κενού και συστήματα απαγωγής θερμότητας.
«Ο βασικός στόχος του έργου είναι να αποδείξουμε τη λειτουργία του κινητήρα σε παλμική λειτουργία», αναφέρει ο επιστημονικός σύμβουλος του προγράμματος, Κονσταντίν Γκουτόροφ. Το πρωτότυπο, με ισχύ 300 κιλοβάτ, έχει ήδη δοκιμαστεί για περισσότερες από 2.400 ώρες (100 ημέρες), χρόνος που επαρκεί για τη μεταφορά ενός σκάφους στον Άρη.
Η αρχή λειτουργίας του κινητήρα
Η προώθηση που παράγει ο κινητήρας εκτιμάται στα 6 Newton. Το ταξίδι θα αποτελείται από δύο φάσεις: σταδιακή επιτάχυνση και επιβράδυνση κατά την προσέγγιση στον προορισμό. Η κίνηση θα προέρχεται από τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας και τη χρήση υδρογόνου ως προωθητικού μέσου.
Η ενέργεια θα προέρχεται από έναν πυρηνικό αντιδραστήρα ενσωματωμένο στο διαστημόπλοιο. Το υδρογόνο επιλέχθηκε ως προωθητικό λόγω της χαμηλής του μάζας και της ικανότητάς του να φτάνει σε υψηλές ταχύτητες με χαμηλή κατανάλωση καυσίμου. Επιπλέον, το υδρογόνο είναι το πιο άφθονο στοιχείο στο Σύμπαν, γεγονός που καθιστά εφικτή την ανεφοδιασμό του σε μελλοντικές αποστολές.
Αρχικά, το διαστημόπλοιο θα εκτοξεύεται σε τροχιά γύρω από τη Γη με τη χρήση ενός συμβατικού πυραύλου με χημικούς κινητήρες. Μόλις επιτευχθεί η επιθυμητή τροχιά, ο κινητήρας πλάσματος θα αναλαμβάνει την επιτάχυνση προς τον Άρη.
Παγκόσμιος ανταγωνισμός στην τεχνολογία κινητήρων πλάσματος
Σύμφωνα με τον κορυφαίο ερευνητή της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, Νέιθαν Άισμοντ, «η Ρωσία έχει δεκαετίες προβάδισμα στην ανάπτυξη των κινητήρων πλάσματος». Οι υπάρχοντες κινητήρες αυτού του τύπου έχουν ταχύτητες εκτόξευσης σωματιδίων της τάξης των 10 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, με μερικά προηγμένα μοντέλα να φτάνουν τα 30-50 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, αλλά κανένα δεν προσεγγίζει τα 100 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο.
Ωστόσο, ο ανταγωνισμός είναι έντονος. Η DARPA, η ερευνητική υπηρεσία του αμερικανικού στρατού, αναπτύσσει έναν θερμοπυρηνικό κινητήρα που στοχεύει επίσης να μειώσει τον χρόνο ταξιδιού στον Άρη στις 45 ημέρες.
Η επόμενη γενιά διαστημικών ταξιδιών
Η τεχνολογία του MPD κινητήρα ανοίγει νέους ορίζοντες για την εξερεύνηση του Διαστήματος. Αν η ανάπτυξη του πρωτοτύπου ολοκληρωθεί επιτυχώς και εφαρμοστεί σε πραγματικές αποστολές, τότε ένα ταξίδι στον Άρη δεν θα είναι πλέον μια αποστολή διάρκειας ετών, αλλά ένα ταξίδι λίγων εβδομάδων. Αυτό θα καταστήσει πιο εφικτές τις επανδρωμένες αποστολές και θα ανοίξει τον δρόμο για ακόμα πιο μακρινές αποστολές στο ηλιακό σύστημα.
 προωθητήρας θα μπορούσε){kind=link}