Inovativní elektromagnetický pohon prošel prvotními zkouškami ve speciální komoře na Jet Propulsion Laboratory. Po dalším vývoji by tento pohon mohl podpořit i pilotovanou výpravu k Marsu. Pohon, který testují ve středisku umístěném v jižní Kalifornii, by však mohl pomoci i robotickým sondám mířícím do různých částí Sluneční soustavy. 24. února byl poprvé po několika letech a s výkonem převyšujícím všechny dosavadní testy v USA úspěšně spuštěn elektromagnetický pohon využívající páry lithia. Tento prototyp dosáhl energetických hodnot, které převyšují i ty nejvýkonnější elektrické (chcete-li iontové) pohony používané na současných sondách od NASA. Cenná data z prvního „zážehu“ tohoto pohonu pomohou připravit nadcházející série testů.

„V NASA pracujeme na mnoha věcech najednou, ale po Marsu jsme koukat nepřestali. Úspěšné chování pohonu v tomto testu demonstrovalo reálný pokrok k tomu, abychom poslali americké astronauty k přistání na rudé planetě,“ uvedl administrátor NASA, Jared Isaacman a dodal: „Jedná se o první případ ve Spojených státech, kdy elektrický pohonný systém dosáhl tak vysokého výkonu, a to až 120 kilowattů. Budeme i nadále realizovat strategické investice, které nám umožní učinit další obrovský skok vpřed.“ Během pěti „zážehů“ se wolframová elektroda ve středu pohonu rozžhavila do běla, jelikož měla teplotu přes 2800 °C. Celá akce proběhla v Electric Propulsion Lab na JPL, kde se nachází vakuové zařízení pro kondenzovatelné kovové pohonné médium. Jedná se o jedinečné zařízení určené k bezpečnému testování elektrických pohonů využívajících kovové páry jako pohonné médium při výkonech až v řádu megawattů.

Elektrický pohon využívá až o 90 % méně pohonného média než tradiční chemické motory s vysokým tahem. Současné elektrické pohonné systémy, třeba ty, které pohánějí sondu Psyche, využívají fotovoltaické energie k urychlení pohonného média, čímž vytváří slabý, ale neustálý tah, který v průběhu dlouhého času umožní dosáhnout vysokých rychlostí. JPL nyní testuje lithiový magnetoplazmadynamický (MPD) pohon. Tato technologie je akademicky studována již od šedesátých let minulého století, ale zatím nikdy nebyla uplatněna v praxi. MPD pohon se od existujícího pohonů liší tím, že k elektromagnetickému urychlení lithiového plazmatu využívá vysoké proudy, které interagují s magnetickým polem.

Během zkoušek tým dosáhl energetických úrovní až 120 kW, což je více než 25× vyšší hodnota, než s jakou pracuje pohon sondy Psyche. Ten je přitom nejsilnějším elektrickým pohonem, který pohání jakoukoliv americkou kosmickou misi. Ve vakuu slabý, ale stálý tah pohonného systému sondy Psyche poskytne v průběhu času výrazné zrychlení. „Návrh a výroba těchto pohonů byly v uplynulých několika letech dlouhou přípravou na tento první test,“ přiznává James Polk, vedoucí vědecký pracovník z JPL a dodává: „Je to pro nás velký okamžik, protože jsme nejen dokázali, že pohon funguje, ale také jsme dosáhli výkonových úrovní, které jsme si stanovili. A víme, že máme k dispozici kvalitní testovací platformu, díky níž můžeme začít řešit výzvy spojené s rozšířením projektu.“

Pro sledování testu mohl Polk nakouknout přes malý průzor do 8 metrů dlouhé, vodou chlazené vakuové komory. Uvnitř se pohon náhle rozžhavil, jeho vnější elektroda ve tvaru trysky zářila žhavým světlem a vyvrhovala zářivě červený oblak. Polk studuje lithiové MPD už desítky let, zatímco pracoval na misích jako byla Dawn, či Deep Space 1, která jako první demonstrovala elektrický pohon mimo oběžnou dráhu Země. Tým by rád v dalších letech dosáhl energetických úrovní mezi 500 kW a 1 MW. Vzhledem k tomu, že hardware pracuje při tak vysokých teplotách, bude klíčovou výzvou prokázat, že jeho součásti vydrží toto teplo i během mnohahodinových testů. Pilotovaná výprava k Marsu by přitom potřebovala 2  – 4 MW, což by vyžadovalo kombinaci několik MPD pohonů, které by musely pracovat více než 23 000 hodin.

MPD pohon na lithium má potenciál fungovat i na vyšších úrovních energie, využívat pohonné médium efektivně a poskytovat výrazně vyšší tah než momentálně používané elektrické pohony. Po dokončení vývoje a ve spojení s jaderným zdrojem energie by mohl snížit startovní hmotnost a podpořit dopravu nákladů potřebných pro pilotované mise k Marsu. Vývoj pohonu MPD, který probíhá již dva a půl roku, vede JPL ve spolupráci s Princeton University v New Jersey a Glennovým střediskem v Clevelandu. Financování zajišťuje projekt Space Nuclear Propulsion agentury NASA, který začal v roce 2020 podporovat program jaderného elektrického pohonu v megawattové kategorii pro pilotované mise na Mars. Vývoj pro tento cíl se má zaměřit na pět kriticky důležitých technologických prvků, z nichž jedním je elektrický pohonný subsystém. celý projekt sídlící v Marshallově středisku v alabamském Huntsville je součástí ředitelství technologických misí NASA.

Přeloženo z:
https://www.jpl.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://i.ytimg.com/vi/6XsqSA9tNfY/maxresdefault.jpg
https://d2pn8kiwq2w21t.cloudfront.net/original_images/e2-MPD_comet.jpg
https://d2pn8kiwq2w21t.cloudfront.net/original_images/e1-MPD_Jay.jpeg