ساخت موتور موشک شگفت‌انگیزی که فضاپیما را در ۳۰ روز به مریخ می‌رساند!

دانشمندان مرکز «Rosatom» روسیه از توسعه نوعی موتور پلاسما برای موشک خبر داده‌اند که می‌تواند 30 روز فضاپیما را به مریخ برساند. این موتور از هیدروژن به‌عنوان سوخت استفاده می‌کند و ذرات باردار -الکترون‌ها و پروتون‌ها- را تا سرعت ۱۰۰ کیلومتربرثانیه شتاب می‌دهد.

برخلاف موتورهای موشک قدیمی که به احتراق سوخت متکی‌اند، این پیشرانه جدید از شتاب‌دهنده پلاسمای مغناطیسی استفاده می‌کند و می‌تواند زمان سفرهای بین‌سیاره‌ای را تا حد قابل‌توجهی کاهش دهد.

فاصله زمین و مریخ بسته به موقعیت مداری این 2 سیاره متغیر است. در نزدیک‌ترین حالت، این فاصله حدود ۵۴ میلیون و 600 هزار کیلومتر است اما در دورترین وضعیت می‌تواند تا ۴۰۰ میلیون کیلومتر افزایش یابد؛ به همین دلیل، مأموریت‌های فضایی معمولاً زمانی انجام می‌شوند که زمین و مریخ در فاصله‌ای بهینه از یکدیگر قرار دارند، وضعیتی که هر ۲۶ ماه یک‌ بار رخ می‌دهد.

درحال‌حاضر، فضاپیماهای معمولی که از موتورهای شیمیایی استفاده می‌کنند، برای رسیدن به مریخ بین ۶ تا ۹ ماه زمان نیاز دارند. این مدت طولانی باعث افزایش هزینه‌های مأموریت، مصرف سوخت و برخورد تابش‌های خطرناک با فضانوردان می‌شود. اما با فناوری جدید موتور پلاسمایی که دانشمندان روسیه آن را توسعه داده‌اند، این مدت را به ۳۰ روز کاهش پیدا می‌کند.

این کاهش چشمگیر در زمان سفر می‌تواند انقلابی در اکتشافات فضایی ایجاد کند. مأموریت‌های سرنشین‌دار به مریخ ایمن‌تر خواهند شد؛ زیرا فضانوردان مدت کمتری در معرض تشعشعات مضر قرار می‌گیرند. همچنین امکان ارسال تجهیزات و منابع به مریخ با سرعت بیشتری فراهم خواهد شد که درنهایت به استقرار پایگاه‌های انسانی روی این سیاره کمک می‌کند. با پیشرفت این فناوری، شاید در آینده بتوان سفرهای فضایی طولانی‌تر، مانند سفر به قمرهای مشتری و زحل، را نیز در مدتی بسیار کوتاه‌تر انجام داد.

موتور موشک جدید نوعی موتور الکتریکی است و کار آن وابسته به 2 الکترود است. «اگور بیریولین»، محقق جوان مؤسسه Rosatom روسیه، می‌گوید: «طرز کار این موتور بسیار ساده است. الکترودهایی که در ساختار موتور قرار دارند، تحت ولتاژ بالا هستند. هنگامی که ذرات باردار میان این الکترودها قرار می‌گیرند،‌ میدانی مغناطیسی ایجاد می‌شود که به مسیر حرکت ذرات جهت می‌دهد. این جهت‌گیری سبب تولید نیروی رانش می‌شود و بدین ترتیب فضاپیمای مجهز به این موتور می‌تواند در مدت 30 روز تا مریخ برود.»

یکی دیگر از ویژگی‌های هیجان‌انگیز موتور موشک جدید این است که پلاسما در این موتور نیاز به گرم‌ شدن تا دمای بسیار بالا ندارد؛ درنتیجه، قطعات و اجزای موتور تحت دمای بالا قرار نمی‎‌گیرند و انرژی الکتریکی استفاده‌شده برای عملکرد این قطعات را می‌توان برای موارد دیگر استفاده کرد.

یکی از چالش‌های اصلی توسعه این فناوری مدیریت حرارت و انرژی موردنیاز برای تولید پلاسما است. دانشمندان Rosatom درحال کار روی سیستم‌های خنک‌کننده و منبع تغذیه پیشرفته‌ای هستند که بتواند وضعیت موتور را در شرایط سخت فضا در حالت بهینه نگه دارد.

دانشمندان روسیه در مرحله اول یک پایه آزمایشی تخصصی برای شبیه‌سازی شرایط فضا ساختند تا موتور موشک جدید را آزمایش قکنند. این محفظه با قطر ۴ متر و طول ۱۴ متر، مجهز به سنسورهای پیشرفته، سیستم‌های پمپاژ خلأ و مکانیزم‌های حذف حرارت است. این نمونه اولیه از موتور موشک در چنین شرایطی تحت آزمایش‌های متعدد در زمین قرار خواهد گرفت تا در شرایط مختلف بتوان از صحت عملکرد آن اطمینان پیدا کرد. دانشمندان باور دارند تا سال ۲۰۳۰ می‌توان از این موتور موشک در مأموریت‌های جدید فضایی استفاده کرد.