Silniki plazmowe: siła napędowa wyścigu na Czerwoną Planetę

Na początku maja 2026 roku amerykańska Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) wywołała sensację, przeprowadzając udane testy elektromagnetycznego układu napędowego o mocy do 120 kW. Wydarzenie to jest uważane za początek ery, w której ludzie będą mogli naprawdę postawić stopę na Marsie.

Doładowanie 120 kW

Przez dekady największą przeszkodą w podróżach kosmicznych było paliwo. Tradycyjne chemiczne silniki rakietowe zużywają ogromne ilości paliwa, ale są nieefektywne, przez co statki kosmiczne są ciężkie i powolne. Jednak elektromagnetyczny układ napędowy, znany również jako plazmowy układ napędowy (magneto-plazmadynamiczny – MPD), niedawno pomyślnie przetestowany w Laboratorium Napędu Odrzutowego (JPL) NASA, całkowicie odmienił sytuację.

Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA, gdzie testowany jest nowy silnik litowo-jonowy. Zdjęcie: NASA/JPL-Caltech

Koncepcja MPD krążyła w kręgach akademickich od lat 60. XX wieku, ale nigdy nie została wdrożona w praktyce. W przeciwieństwie do istniejących systemów, ta konstrukcja wykorzystuje silne prądy elektryczne i pola magnetyczne do przyspieszania plazmy generowanej z litu, generując większy ciąg przy wyższych poziomach mocy.

Według Science Daily, silnik MPD o mocy 120 kW, wykorzystujący odparowany lit jako paliwo zamiast tradycyjnego ksenonu, może osiągnąć nawet dziesięciokrotnie większą wydajność niż konwencjonalne napędy chemiczne. Ten poziom mocy przewyższa nawet najpotężniejsze elektryczne systemy napędowe kiedykolwiek zastosowane przez NASA na statkach kosmicznych, w tym system, który dzięki niewielkiemu, ale stabilnemu ciągowi pozwala sondzie Psyche osiągać prędkość ponad 200 000 km/h. Największą zaletą tej technologii jest jej wydajność paliwowa, potencjalnie zmniejszająca zapotrzebowanie na paliwo nawet o 90%, uwalniając w ten sposób miejsce na sprzęt naukowy , zaopatrzenie i systemy podtrzymywania życia załogi.

Co najważniejsze, czynnik czasu ma kluczowe znaczenie. Zasilany z wystarczająco silnego źródła, takiego jak reaktory mikrojądrowe, silnik MPD mógłby skrócić podróż na Marsa z 7-9 miesięcy do zaledwie kilku miesięcy, a nawet tygodni. Jest to kluczowe, ponieważ im krótszy czas lotu, tym mniejsze ryzyko narażenia astronauty na promieniowanie kosmiczne i wpływ nieważkości na jego organizm.

Nowa mapa mocy w kosmosie.

Naukowcy uważają sukces NASA za punkt zwrotny, torujący drogę do załogowych lotów na Marsa do końca tej dekady. Kolejnym wyzwaniem, do którego dążą naukowcy NASA, jest dalsze zwiększenie mocy silników, do 500 kW – 1 megawata na jednostkę napędową w nadchodzących latach. Według ekspertów, dalszy rozwój technologii plazmowej mógłby również zasilić misje robotyczne w całym Układzie Słonecznym.

Jednak kosmos nie jest już wyłącznym polem zabaw NASA. Zaledwie w lutym ubiegłego roku naukowcy z Rosyjskiej Korporacji Energii Jądrowej zaprezentowali plazmowo-elektryczny silnik rakietowy zdolny do wystrzelenia statku kosmicznego na Marsa w ciągu 1-2 miesięcy. Według Interesting Engineering, w przeciwieństwie do tradycyjnych silników rakietowych, które opierają się na spalaniu paliwa, ten zaawansowany system napędowy wykorzystuje magnetyczny akcelerator plazmowy, obiecując znaczne skrócenie czasu podróży międzyplanetarnych i ma być gotowy do wdrożenia do 2030 roku.

Podczas gdy USA i Rosja testują silniki plazmowe, Chiny koncentrują swoje wysiłki również na rakiecie Długi Marsz 10 i stacji księżycowej ILRS (we współpracy z Rosją), które mają służyć jako baza wypadowa na Marsa do 2030 roku. Tymczasem, w styczniu 2024 roku, Japonia stała się piątym krajem, który wylądował statkiem kosmicznym na Księżycu i planuje misję eksploracji Marsa z użyciem sondy. Indie były czwartym krajem, który dokonał tego w poprzednim roku.

W dynamicznie zmieniającym się geopolitycznym krajobrazie kosmosu Korea Południowa wyłania się jako zjawisko wyjątkowe. Obserwatorzy postrzegają ją obecnie jako prawdziwą przeciwwagę w Azji, zdolną do równej rywalizacji w projektach eksploracji odległych planet. Kraj Porannego Spokoju nie zadowala się już tylko zakupem satelitów ani poleganiem na innych podmiotach w kwestii ich wystrzelenia; w maju 2024 roku oficjalnie powołał Koreańską Agencję Eksploracji Aerokosmicznej (KASA, często nazywaną Południowokoreańską NASA), której celem jest przekształcenie Korei Południowej w globalną potęgę w dziedzinie lotnictwa i kosmonautyki do 2026 roku.

Ambicje Korei Południowej obejmują eksplorację Księżyca i Marsa, rozwój technologii rakietowej oraz wystrzelenie nowych satelitów rozpoznawczo-obserwacyjnych. 3 maja południowokoreański satelita CAS500-2 został pomyślnie wystrzelony na orbitę z bazy kosmicznej w Kalifornii, co stanowi znaczący krok naprzód w rozwoju potencjału technologii satelitarnych i ambicji rozwoju kosmosu. Według Indo-Pacyficznego Forum Obrony, Seul planuje przeprowadzić co najmniej trzy kolejne starty statków kosmicznych przed 2027 rokiem i spodziewa się wystrzelenia kolejnych satelitów wojskowych .

Opracował KHANH HUNG

Źródło: https://www.sggp.org.vn/dong-co-plasma-luc-day-cua-cuoc-dua-den-hanh-tinh-do-post851991.html