Când vine vorba de viitorul explorării spațiale, sunt cercetate o serie de tehnologii noi. Printre acestea se numără noi forme de propulsie care vor putea echilibra eficiența cu combustibilul cu puterea. Nu numai că motoarele care sunt capabile să obțină o mulțime de tracțiuni folosind mai puțin combustibil ar fi eficiente din punct de vedere al costurilor, ci vor putea transfera astronauții către destinații precum Marte și nu numai în mai puțin timp.
Aici intră în joc motoare precum propulsorul cu efect Hall X3. Acest propulsor, dezvoltat de Centrul de Cercetare Glenn al NASA în colaborare cu Forțele Aeriene ale SUA și Universitatea din Michigan, este un model extins al tipurilor de propulsoare utilizate de zori de zi nave spațiale. În timpul unui test recent, acest propulsor a zdrobit recordul anterior pentru un propulsor cu efect Hall, obținând o putere mai mare și o tracțiune superioară.
Propulsorii cu efect de hale au obținut favoarea planificatorilor de misiune în ultimii ani din cauza eficienței lor extreme. Acestea funcționează transformând cantități mici de propulsor (de obicei gaze inerte precum xenonul) în plasmă încărcată cu câmpuri electrice, care este apoi accelerată foarte repede folosind un câmp magnetic. În comparație cu rachetele chimice, acestea pot atinge viteze maxime folosind o fracțiune minusculă din combustibil.
Cu toate acestea, o provocare majoră până în prezent a fost construirea unui propulsor cu efect Hall, care este capabil să atingă și niveluri ridicate de tracțiune. În timp ce consumul de combustibil eficient, motoarele cu ioni convenționale produc de obicei doar o fracțiune din tracțiunea produsă de rachetele care se bazează pe propulsori chimici solizi. De aceea NASA dezvoltă propulsorul amplificat X3 împreună cu partenerii săi.
Dezvoltarea propulsorului a fost supravegheată de Alec Gallimore, profesor de inginerie aerospațială și decanul de inginerie Robert J. Vlasic la Universitatea din Michigan. După cum a indicat într-o declarație recentă de presă din Michigan News:
„Misiunile Marte sunt la orizont și știm deja că propulsoții Hall funcționează bine în spațiu. Acestea pot fi optimizate fie pentru transportul echipamentelor cu energie minimă, cât și pentru propulsor pe parcursul unui an sau ceva, sau pentru viteză - transportând echipajul pe Marte mult mai rapid. "
În testele recente, X3 a zdrobit recordul de tracțiune stabilit de un propulsor Hall, obținând 5,4 tone de forță comparativ cu vechiul record de 3,3 newtoni. De asemenea, X3 a mai mult decât dublat curentul de funcționare (250 amperi vs. 112 amperi) și a rulat cu o putere puțin mai mare decât deținătorul anterior de înregistrare (102 kilowati vs. 98 kilowati). Aceasta a fost o veste încurajatoare, deoarece înseamnă că motorul poate oferi o accelerare mai rapidă, ceea ce înseamnă timp de călătorie mai scurt.
Testul a fost realizat de Scott Hall și Hani Kamhawi la Centrul de Cercetare Glenn NASA din Cleveland. În timp ce Hall este doctorand în inginerie aerospațială la U-M, Kamhawi este cercetătorul NASA Glenn care a fost implicat puternic în dezvoltarea X3. În plus, Kamhawi este și mentorul NASA al lui Hall, ca parte a Bursei de cercetare a tehnologiei spațiale a NASA (NSTRF).
Acest test a fost punctul culminant al mai mult de cinci ani de cercetări care au căutat să îmbunătățească modelele actuale Hall-effect. Pentru a efectua testul, echipa s-a bazat pe camera de vid a NASA Glenn, care este în prezent singura cameră din SUA care poate gestiona propulsorul X3. Acest lucru se datorează cantității pure de eșapament pe care o produce propulsorul, ceea ce poate duce la xenonul ionizat în derivă în plumă plasmatică, scăpând astfel rezultatele testului.
Configurarea NASA Glenn este singura cu o pompă de vid suficient de puternică pentru a crea condițiile necesare pentru a menține evacuarea curată a evacuării. De asemenea, Hall și Kamhawi au trebuit să construiască un suport de tracțiune personalizat pentru a sprijini cadrul de 227 kg (500 lire) al X3 și să reziste forței pe care o generează, deoarece standurile existente nu erau la îndemâna sarcinii. După ce a asigurat o fereastră de testare, echipa a petrecut patru săptămâni pregătind standul, propulsorul și configura toate conexiunile necesare.
În tot acest timp, cercetătorii, inginerii și tehnicienii NASA au fost la îndemână pentru a oferi sprijin. După 20 de ore de pompare pentru a obține un vid asemănător spațiului în interiorul camerei, Hall și Kamhawi au efectuat o serie de teste în care motorul va fi tras pentru 12 ore drepte. Pe parcursul a 25 de zile, echipa a ridicat X3 la puterea sa record, nivelul actual și nivelul de tracțiune.
Privind în viitor, echipa intenționează să efectueze mai multe teste în laboratorul lui Gallimore, la U-M, folosind o cameră de vid modernizată. Aceste actualizări vor fi planificări care vor fi finalizate până în ianuarie 2018 și vor permite echipei să efectueze teste viitoare în interior. Această actualizare a fost posibilă datorită unui grant de 1 milion USD, contribuit în parte de Biroul de Cercetări Științifice al Forțelor Aeriene, cu sprijin suplimentar oferit de Laboratorul de Propulsie Jet și U-M.
Sursele de alimentare X3 sunt de asemenea dezvoltate de Aerojet Rocketdyne, producătorul de propulsie de rachete și rachete bazate pe Sacramento, care este, de asemenea, principalul grant al sistemului de propulsie de la NASA. Până în primăvara anului 2018, motorul este de așteptat să fie integrat cu aceste sisteme de putere; moment în care, o serie de teste de 100 de ore care vor fi din nou efectuate la Glenn Research Center.
X3 este unul dintre cele trei prototipuri pe care le investighează NASA pentru viitoarele misiuni cu echipaj pe Marte, toate destinate să reducă timpul de călătorie și să reducă cantitatea de combustibil necesară. Dincolo de a face astfel de misiuni mai eficiente din punct de vedere al costurilor, timpul de tranzit redus este de asemenea destinat să reducă cantitatea de radiații la care astronauții vor fi expuși pe măsură ce călătoresc între Pământ și Marte.
Proiectul este finanțat prin Parteneriatul spațial Next pentru NASA (Next-STEP) al NASA, care sprijină nu doar sisteme de propulsie, ci și sisteme de habitat și de fabricație în spațiu.
