В лаборатория беше тестван нов йонен двигател, който се оказа 25 пъти по-мощен от най-модерния модел на НАСА. Тази авангардна технология един ден може да помогне на човечеството да достигне Марс.

Йонните двигатели се различават значително от обичайните двигатели, които изгарят химическо гориво. Използвайки електромагнитни полета, те ускоряват йони — заредени атоми — през дюза, за да осигурят тяга, поради което често се описват като използващи „електрическо задвижване“. Въпреки че в началото са бавни, тягата на тези двигатели може да се натрупва постепенно, за да се достигнат високи скорости, а тъй като използват 90% по-малко гориво от химическите ракети, йонните двигатели също намаляват масата на космическия кораб и правят изстрелването по-евтино. Понастоящем най-мощният йонен двигател на космически кораб принадлежи на мисията Psyche на НАСА към астероида със същото име. Двигателят му е успял да ускори до скорост от 200 000 километра в час.

„Това е първият път в САЩ, когато електрическа задвижваща система работи при толкова високи нива на мощност, достигащи до 120 киловата“, заяви администраторът на НАСА Джаред Айзакман. „Ще продължим да правим стратегически инвестиции, които ще дадат тласък на следващия гигантски скок.“

В много случаи йонното гориво на тези двигатели е ксенонов газ, но изследователите експериментират с йонни двигатели, които работят с метални плазми. И сега нов прототип на йонен двигател, наречен магнитоплазмодинамичен (MPD) двигател, захранван с литий, премина първото си изпитание с успех. MPD двигателят, захранван с литий, генерира мощни електрически токове, които взаимодействат с магнитно поле, за да ускорят литиевите йони. Работейки в специална вакуумна камера с дължина 8 метра, наречена вакуумна инсталация за кондензируемо метално гориво (Comet) в Лабораторията за реактивни двигатели (JPL) на НАСА, прототипният двигател извърши пет тестови изстрелвания, достигайки мощност до 120 киловата, което е 25 пъти повече от мощността на йонния двигател на Psyche.

„Проектирането и изграждането на тези двигатели през последните няколко години беше дълъг път към този първи тест“, добавя Джеймс Полк, старши научен изследовател в JPL. „Това е огромен момент за нас, защото не само показахме, че двигателят работи, но и достигнахме нивата на мощност, към които се стремяхме. И знаем, че разполагаме с добра тестова платформа, за да започнем да се справяме с предизвикателствата при мащабирането.“

Полк работи върху йонни двигатели още от 90-те години на миналия век, когато беше изстрелян апарата Deep Space 1. Сега той е насочил поглед към нова цел. Целта е да се достигнат между 500 киловата и един мегават през следващите няколко години, а след това да се произвеждат йонни двигатели, които ускоряват йони с електрическа мощност до четири мегавата. Космически кораб, превозващ астронавти, би могъл да използва няколко такива йонни двигателя, за да достигне Червената планета.

Досега мисиите, използващи йонни двигатели, са получавали енергията си от Слънцето чрез разгръщане на слънчеви панели. Това обаче има два недостатъка. Единият е, че тези двигатели не могат да се използват далеч от Слънцето във външната част на Слънчевата система, а другият е, че без наистина огромен слънчев панел количеството енергия, което може да се генерира, е ограничено.

Ето защо НАСА в момента работи по проект за космическо ядрено задвижване, наречен Space Reactor-1 Freedom, който ще включва малък реактор за ядрен разпад, изпратен в космическа мисия с цел да произвежда повече енергия за йонен двигател. Надеждите на агенцията са, че Space Reactor-1 Freedom ще бъде изстрелян до края на 2028 г. и ще отведе до Марс малка флотилия от миниатюрни роторни летателни апарати, наричани общо Skyfall. Макар че Space Reactor-1 Freedom ще използва обикновен йонен двигател, задвижван с ксенон, намерението е, че съчетаването на ядрената енергия в космоса с разработването на магнитоплазмодинамични (MPD) двигатели, захранвани с литий, ще даде възможност за превозването на първите астронавти до Марс.

Йонните двигатели се използват в космическите мисии от 60-те години на миналия век, но едва с изстрелването на мисията Deep Space 1 на НАСА през 1998 г. технологията беше използвана за първи път извън орбитата на Земята. Оттогава мисиите, задвижвани от йонни двигатели, включват мисията Dawn на НАСА до Церера и Веста, японската мисия Hayabusa 2 за връщане на проби от астероид, мисията DART на НАСА, която се сблъска с астероида Dimorphos, както и мисията SMART-1 на Европейската космическа агенция до Луната и мисията BepiColombo, която в момента е на път към Меркурий. Сега, с развитието на ядреното задвижване и новия MPD, захранван с литий, технологията на йонните двигатели може би е на път да направи следващия си гигантски скок.

Снимка: Unsplash/NASA/JPL

Виж още: Xiaomi 17 и Xiaomi 17 Ultra: шедьовър във флагман мобилната фотография с невероятните възможности на Leica