سفر به مریخ در ۳۰ روز با موتور الکتریکی پلاسما!
محققان روسی نمونه اولیه یک موتور پلاسما الکتریکی را توسعه داده‌اند که می‌تواند سفر فضایی را متحول کند؛ این سامانه پیشران که بر مبنای شتاب‌دهنده پلاسما مغناطیسی عمل می‌کند، وعده می‌دهد که زمان سفرهای بین سیاره‌ای را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و سفر به مریخ را در تنها یک تا دو ماه امکان‌پذیر کند.
شرکت دولتی انرژی اتمی روسیه (Rosatom) به تازگی موتوری فضایی با مشخصات چشمگیر توسعه داده که از موتورهای شیمیایی معمولی بسیار پیشرفته‌تر است و می‌تواند حداقل ۶ نیوتن نیروی رانش و ضربه خاصی برابر با حداقل ۱۰۰ کیلومتر بر ثانیه تولید کند.
الکسی ورونوف (Alexey Voronov)، از موسسه تحقیقات روساتوم (Rosatom Research Institute)، توضیح می‌دهد: «در حال حاضر، پرواز به مریخ با استفاده از موتورهای معمولی تقریبا یک سال طول می‌کشد که برای فضانوردان به دلیل تابش‌های کیهانی و قرارگرفتن در معرض اشعه خطرناک است؛ استفاده از موتورهای پلاسما می‌تواند این ماموریت را به ۳۰ تا ۶۰ روز کاهش دهد، به این معنا که امکان فرستادن فضانورد به مریخ و بازگشت او وجود خواهد داشت.»
مشخصات موتور الکتریکی پلاسما
این موتور بر اساس اصولی کاملا متفاوت از ماهواره‌برهای سنتی کار می‌کند. ایگور بیریولین (Igor Biryulin)، از پژوهشگران، توضیح می‌دهد: «یک موتور موشکی پلاسما یک سامانه پیشرانه الکتریکی با دو الکترود است. هنگامی که ذرات باردار بین این دو الکترود حرکت می‌کنند و ولتاژ بالا اعمال می‌شود، یک جریان الکتریکی میدان مغناطیسی تولید می‌کند؛ این میدان، ذرات را از موتور خارج کرده و به پلاسما حرکت جهت‌دار می‌دهد که نیروی رانش ایجاد می‌کند.»
این رویکرد دارای توان خروجی حدود ۳۰۰ کیلووات است و سرعت‌های بی‌سابقه‌ای را ممکن می‌سازد؛ در حالی که واحدهای قدرت سنتی به دلیل شرایط احتراق سوخت، حداکثر سرعت جریان ماده حدود ۴.۵ کیلومتر بر ثانیه دارند، موتور پلاسما ذرات باردار (الکترون‌ها و پروتون‌ها) را به سرعت ۱۰۰ کیلومتر بر ثانیه شتاب می‌دهد.
کنستانتین گوتوروف (Konstantin Goutorov)، مشاور علمی این پروژه، می‌گوید: «این موتور در حالت پالس دوره‌ای کار می‌کند و منبع موتور نیز تا بیش از ۲۴۰۰ ساعت فعالیت می‌کند که برای عملیات حمل و نقل به مریخ کافی است.»
مهندسان این فناوری یک نمونه آزمایشگاهی از موتور پلاسما قبلا در موسسه ترویتسک (Troitsk Institute) وابسته به روساتوم روسیه توسعه داده‌اند که آزمایش خواهد شد؛ همچنین یک پایه آزمایشی تخصصی برای شبیه‌سازی شرایط فضا ساخته شده که محفظه آن با قطر ۴ متر و طول آن ۱۷ متر و مجهز به حسگرهای پیشرفته، سامانه‌های پمپ خلا و مکانیزم‌های حذف حرارت است تا دانشمندان بتوانند شرایط فضای عمیق را شبیه‌سازی کنند.
این نمونه اولیه در زمین تحت آزمایش‌های گسترده قرار خواهد گرفت تا اگر مشکلی وجود داشته باشد، اصلاح شود و راه را برای ایجاد مدلی که قابلیت پرواز داشته باشد هموار کند. انتظار می‌رود که این موتور تا سال ۲۰۳۰ آماده شود.
یکی از مزایای قابل‌توجه این طراحی موتور جدید، کارایی آن است. بیریولین خاطرنشان می‌کند: «پلاسما نیازی به گرم‌شدن شدید ندارد، به این معنا که قطعات و اجزای موتور در معرض گرمای بیش‌ازحد قرار نمی‌گیرند؛ علاوه بر این، موتور تقریبا تمام انرژی الکتریکی تولیدشده را به حرکت تبدیل می‌کند.»
پرتاب اولیه فضاپیما به مدار همچنان به ماهواره‌برهای شیمیایی سنتی متکی خواهد بود، اما پس از رسیدن به مدار مورد نظر، موتور پلاسما به کار گرفته می‌شود. در آینده، این فناوری می‌تواند در سفینه‌های فضایی برای حمل بار بین سیاره‌ها مورد استفاده قرار گیرد.
با این حال، لازم است توجه داشت که این پژوهش با محدودیت‌هایی همراه است؛ اول این که این موتور هنوز در مرحله نمونه اولیه قرار دارد و قبل از استفاده در ماموریت‌های فضایی سرنشین‌دار، نیاز به توسعه بیشتری دارد؛ همچنین، در حالی که این گروه ادعا می‌کند تخمین‌های آن‌ها درباره قابلیت‌های موتور با بیش از ۲۴۰۰ ساعت آزمایش توجیه شده، این ادعا امکان دارد خوش‌بینانه باشد؛ زیرا روساتوم موتور را برای مدت طولانی در شرایط شبیه‌سازی شده فضای عمیق آزمایش نکرده است.
علاوه بر این، استفاده احتمالی از سفینه‌های فضایی برای حمل بار بین سیاره‌ها در این مرحله صرفا جنبه فرضی دارد. باید به یاد داشت که این فناوری در مراحل اولیه خود قرار دارد و کاهش چشمگیر زمان سفر به مریخ باید به عنوان یک هدف بلندمدت در نظر گرفته شود، نه یک واقعیت نزدیک. توسعه این موتور پلاسما بخشی از یک برنامه گسترده‌تر روساتوم برای پیشبرد فناوری‌های اکتشاف فضایی است؛ این شرکت همچنین در حال توسعه نیروگاه‌های هسته‌ای جدید برای کاربردهای فضایی، سامانه‌های داخلی و سامانه‌های کنترل و ناوبری خودکار برای فضاپیماها است.