Η κατάκτηση του Άρη δεν εξαρτάται μόνο από την κατασκευή μεγαλύτερων πυραύλων. Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που πρέπει να λύσει η ανθρωπότητα είναι το πώς ένα διαστημόπλοιο θα μπορεί να διανύει τεράστιες αποστάσεις με όσο το δυνατόν μικρότερη κατανάλωση προωθητικού.
Σε αυτό το πεδίο, η NASA εξελίσσει μια τεχνολογία που θα μπορούσε να αλλάξει σημαντικά τον τρόπο με τον οποίο πραγματοποιούνται οι αποστολές στο βαθύ διάστημα.
Πρόκειται για έναν μαγνητοπλασμαδυναμικό προωθητήρα (MPD), ο οποίος χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια και λίθιο για να δημιουργήσει και να επιταχύνει πλάσμα. Σε πρόσφατη δοκιμή στο Jet Propulsion Laboratory, το πρωτότυπο έφτασε ισχύ έως και 120 kilowatts, επίπεδο που ξεπερνά κατά πολύ την ισχύ των ηλεκτρικών προωθητήρων που χρησιμοποιούνται σήμερα σε διαστημικές αποστολές της NASA.
Η βασική ιδέα διαφέρει σημαντικά από εκείνη ενός συμβατικού χημικού πυραύλου. Αντί να καίει μεγάλες ποσότητες καυσίμου για να δημιουργήσει στιγμιαία τεράστια ώθηση, ο MPD χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα και μαγνητικά πεδία.
Το λίθιο μετατρέπεται σε πλάσμα και στη συνέχεια τα ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά πεδία το επιταχύνουν προς τα έξω. Η εκτόξευση αυτού του υλικού δημιουργεί την απαραίτητη ώθηση για την κίνηση του διαστημοπλοίου.
Το σημαντικό πλεονέκτημα είναι η αποδοτικότητα. Οι ηλεκτρικοί προωθητήρες παράγουν μικρότερη ώθηση σε σχέση με τους χημικούς κινητήρες, μπορούν όμως να λειτουργούν για πολύ μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα και να αξιοποιούν πολύ αποτελεσματικότερα το προωθητικό. Η NASA αναφέρει ότι η ηλεκτρική πρόωση μπορεί να χρειάζεται έως και 90% λιγότερο προωθητικό από τους παραδοσιακούς πυραύλους υψηλής ώθησης.
Το πραγματικό ενδιαφέρον της τεχνολογίας βρίσκεται στις αποστολές μεγάλης διάρκειας. Ένα ταξίδι ανθρώπων στον Άρη σημαίνει ότι οι αστροναύτες θα πρέπει να παραμείνουν για μεγάλο χρονικό διάστημα μακριά από τη Γη.
Η μείωση της διάρκειας του ταξιδιού θα μπορούσε να περιορίσει την έκθεση του πληρώματος στην κοσμική ακτινοβολία και να μειώσει τις απαιτήσεις σε τρόφιμα, νερό και άλλα αναλώσιμα. Παράλληλα, ένα πιο αποδοτικό σύστημα πρόωσης μπορεί να επιτρέψει τη μεταφορά μεγαλύτερου ωφέλιμου φορτίου.
Εδώ βρίσκεται και η σημασία της συνεργασίας του MPD με μια πυρηνική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Σε ένα μελλοντικό σύστημα Nuclear Electric Propulsion, ένας πυρηνικός αντιδραστήρας θα μπορούσε να παρέχει την απαραίτητη ενέργεια στους προωθητήρες, επιτρέποντας στο διαστημόπλοιο να διατηρεί ισχυρή ηλεκτρική πρόωση ακόμη και πολύ μακριά από τον Ήλιο, όπου η ηλιακή ενέργεια γίνεται λιγότερο πρακτική.
Παρά τον εντυπωσιακό αριθμό, η NASA δεν θεωρεί ότι ο συγκεκριμένος προωθητήρας είναι έτοιμος να χρησιμοποιηθεί σε μια αποστολή στον Άρη. Η δοκιμή αποτελεί κυρίως απόδειξη ότι η συγκεκριμένη προσέγγιση μπορεί να λειτουργήσει σε υψηλά επίπεδα ισχύος.
Ο επόμενος στόχος είναι ακόμη πιο φιλόδοξος: Oι ερευνητές θέλουν να φτάσουν σε ισχύ 500 kW έως 1 MW ανά προωθητήρα. Για μια επανδρωμένη αποστολή στον Άρη θα μπορούσαν να απαιτηθούν συνολικά περίπου 2 έως 4 MW, κάτι που σημαίνει ότι ένα μελλοντικό διαστημόπλοιο θα μπορούσε να χρειάζεται πολλαπλούς προωθητήρες.
Ωστόσο, η αύξηση της ισχύος φέρνει μαζί της σοβαρές τεχνικές προκλήσεις. Κατά τη δοκιμή, το κεντρικό ηλεκτρόδιο έφτασε σε θερμοκρασίες περίπου 2.800 βαθμών Κελσίου, γεγονός που δείχνει πόσο δύσκολη είναι η διαχείριση της θερμότητας.
Οι μηχανικοί θα πρέπει να αποδείξουν ότι τα εξαρτήματα μπορούν να αντέξουν για χιλιάδες ώρες λειτουργίας, ενώ παράλληλα θα πρέπει να αντιμετωπιστούν ζητήματα ψύξης, αξιοπιστίας, βάρους και παροχής ηλεκτρικής ενέργειας.
Η ηλεκτρική πρόωση μπορεί να μην αντικαταστήσει τους χημικούς πυραύλους στην εκτόξευση από τη Γη, θα μπορούσε όμως να αναλάβει διαφορετικό ρόλο μετά την έξοδο ενός διαστημοπλοίου στο διάστημα. Ένα τέτοιο υβριδικό μοντέλο θα μπορούσε να συνδυάζει την υψηλή στιγμιαία ώθηση των συμβατικών πυραύλων με την αποδοτικότητα της ηλεκτρικής πρόωσης.
Αν οι επόμενες δοκιμές επιβεβαιώσουν ότι οι προωθητήρες μπορούν να λειτουργούν αξιόπιστα σε πολύ υψηλότερες ισχείς, η NASA θα έχει κάνει ένα ακόμη σημαντικό βήμα προς μια νέα εποχή διαστημικών μετακινήσεων.
Ο Άρης παραμένει ένας δύσκολος και μακρινός στόχος, όμως τεχνολογίες όπως ο ηλεκτρομαγνητικός προωθητήρας δείχνουν ότι το μέλλον των διαστημικών ταξιδιών ίσως δεν βρίσκεται μόνο στους μεγαλύτερους πυραύλους, αλλά και στους πολύ αποδοτικότερους τρόπους με τους οποίους ένα διαστημόπλοιο κινείται αφού αφήσει τη Γη πίσω του.
