وقتی صحبت از نسل بعدی اکتشافات فضایی باشد، چند تکنولوژی کلیدی بیشتر از همه مورد توجه قرار می‌گیرند. علاوه بر فضاپیماها و لانچرهایی که بتوانند فضانوردان را به خارج از مرزهای منظومه شمسی برسانند، ناسا و سایر آژانس‌های فضایی به دنبال نسل جدیدی از سامانه‌های پیشرانش نیز هستند. هدف این آژانس‌ها دستیابی به سیستمی است که در مقایسه با موشک‌های مرسوم، نیروی پرتاب بیشتر و مصرف انرژی کمتر داشته باشند.

تصویرسازی پیشرانه یونی الکتریکی خورشیدی
تصویرسازی پیشرانه یونی الکتریکی خورشیدی

برای دستیابی به چنین سیستمی، ناسا با همکاری ایروجت راکتدین (Aerojet Rocketdyne) قصد دارند یک سیستم پیشرانش الکتریکی خورشیدی با پیشرانه یونی بسازند. این سیستم که بیشتر با نام سیستم پیشرانش الکتریکی پیشرفته یا AEPS شناخته می‌شود، تست پکپارچه‎سازی اولیه پیشرانه را با موفقیت پشت سر گذاشته است. تداوم این تست‌های موفق ماموریت‌های اکتشافی و سفرهای فضایی تجاری – آن هم در اعماق فضا و بسیار دورتر از منظومه شمسی – را به مراتب آسان‌تر و ارزان‎تر خواهد کرد.

تصویرسازی پروژه دروازه ای به اعماق فضا
تصویرسازی پروژه دروازه ای به اعماق فضا

تست پیشرانه یونی در مرکز تحقیقات گلن ناسا و با تمرکز روی یونیت تخلیه منبع (DSU) و یونیت پردازش انرژی (PPU) انجام شده است. این سیستم با پیشرانه ناسا ترکیب شده و تست در اتاق خلا حرارتی صورت گرفته است. این تست ثابت کرده پیشرانه یونی جدید ناسا می‌تواند مصرف انرژی را کاهش بدهد و با کمترین گرمازایی انرژی خورشیدی را به نیروی پرتاب تبدیل کند.

سیستم پیشرانش الکتریکی خورشیدی – مثل پیشرانه‌های اثر هال مرسوم – از یک میدان الکتریکی برای یونیزه کردن و شتاب دادن به نیروی محرکه استفاده می‌کند (این نیروی محرکه در اکثر موارد یک گاز نجیب مثل زنون است). در این سیستم، الکتریسیته مورد نیاز توسط سلول‌های فتوولتائیک (پنل‌های خورشیدی) تولید می‌شوند. یکی از مهمترین مزایای سیستم پیشرانه یونی این است که می‌تواند نیروی پرتاب مشابه سیستم‌های پیشرانش شیمیایی تولید کند؛ آن هم با مصرف یک دهم نیروی محرکه سیستم‌های شیمیایی!

در ساختنی بخوانید :
اخبار علمی : تست پرواز فضاپیمای اوریون و آغاز سفر ناسا به مریخ

فضاپیمای داون با سیستم پیشرانه یونی ۱۰ کیلوواتی و ۴۲۵ کیلوگرم نیروی محرکه گاز زنون می‌تواند به حداکثر سرعت ۴۱۲۶۰ کیلومتر بر ساعت برسد. آخرین تست این سیستم شامل یک سیستم ۱۳ کیلوواتی بود اما ایروجت راکتدین قصد دارد این مقیاس را در سال‌های آینده بزرگ‌تر کند. برای مثال یک سیستم پیشرانه الکتریکی خورشیدی ۵۰ کیلوواتی قرار است برای پروژه دروازه‌ای به اعماق فضای ناسا ساخته بشود.

این ایستگاه فضایی که قرار است در مدار ماه قرار بگیرد، ماموریت‎های آتی در سطح ماه را تسهیل خواهد کرد و نقطه آغاز اولین ماموریت فضایی سرنشین‌دار مریخ خواهد بود.

تیم تحقیقاتی قصد دارد بعد از تکمیل آخرین تست، وارد فاز تکمیل و تایید طراحی بشود. اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، نسخه ۵۰ کیلوگرمی پیشرانه یونی عامل انرژی و پیشرانش پروژه دروازه‌ای به اعماق فضا خواهد بود.

همانطور که می‌بینید موتورهای کمپانی ایروجت راکتدین نقش مهمی در رسیدن فضانوردان ناسا به ماه و اجرای پروژه اعماق فضا دارد. پیشرانه یونی الکتریکی خورشیدی در کنار موشک‌های قابل استفاده مجدد، هواپیماهای فضایی و سایر سیستم‌های جدید می‌تواند اکتشافات فضایی انسان را متحول کند و در عین حال هزینه‌ها را هم کاهش بدهد!

منبع