Oroszország egy innovatív plazmahajtóművet fejleszt, amely lehetővé teheti az űrutazók számára, hogy mindössze harminc nap alatt elérjék a Marsot. Ez a technológiai áttörés forradalmasíthatja a jövő űrmisszióit, és közelebb hozhatja az emberi kolonizációt

Több példát is láthattunk már olyan hajtóművekre, amelyek töredékére csökkenthetik a Mars-utazás idejét a kémiai hajtóművekkel összehasonlítva, most a Roszatom is bemutatott egy prototípust.

Az utóbbi évek során számos innovatív megoldásra bukkantunk különböző cégektől, amelyek célja űrhajók hajtóműveinek új, forradalmi dizájnja. Ezek a fejlesztések jelentősen csökkenthetik a Marsra vezető utazások időtartamát, összehasonlítva a jelenleg elterjedt kémiai hajtóanyagokkal működő rendszerekkel. A versenyt a Roszatom, az orosz Állami Atomenergetikai Vállalat is felpörgette, hiszen a korábban bemutatott koncepciót most prototípussá alakították, amely már a laboratóriumi tesztelés előtt áll. Ez a hajtómű nem csupán a Mars-missziók során játszhat fontos szerepet, hanem más bolygóközi expedíciók, sőt, mélyűri utazások esetében is. Jelenleg azonban a legfőbb cél az, hogy az országok sikeresen eljuttassák az embereket a Marsra (és előbb a Holdra), ezért elengedhetetlen a szükséges technológiai újítások kidolgozása és tesztelése.

Bár a robotizált marsi missziók megvalósítása jelenleg számos kihívással néz szembe és jelentős anyagi forrásokat igényel, több űrügynökség már aktívan dolgozik az emberes expedíciók előkészítésén. Például a NASA a CHAPEA (Crew Health and Performance Exploration Analog) program keretében 2023-ban négy önkéntest zárt be 378 napra a Mars Dune Alpha nevű létesítménybe. Itt olyan körülményeket teremtettek, amelyek a jövőbeli marsi küldetések űrhajósai számára lesznek ismerősek, és amelyeket egy, a vörös bolygón kialakított bázison tapasztalhatnak meg.

A pontos időpont, amikor a szimuláció valósággá válik, és amerikai asztronauták valóban a Mars felszínén élnek, még mindig bizonytalan. 2017-ben az Egyesült Államok akkori elnöke, Donald Trump, 2033-at jelölte meg az emberes marsi utazás céljaként. Kína is hasonló időkeretet tűzött ki, a saját emberes küldetését szintén erre az évre tervezte. Az Európai Űrügynökség is a 2030-as években gondolkodik az európai űrhajósok Marsra juttatásáról. Oroszország, amely már több mint egy évszázada foglalkozik a Mars-utazás ötletével, 2002-ben konkrét terveket készített egy küldetésről. Az elképzelés szerint 2015-ben a NASA és az ESA támogatásával egy 440 napos marsi missziót valósítottak volna meg, amely során hat űrhajós két hónapig tartózkodott volna a vörös bolygón. Az ellátmányt egy második űrhajó biztosította volna. Az Európai Űrügynökség azonban már akkor sem látta reálisnak a terveket.

2002-ben az ESA úgy vélte, hogy a Marsra irányuló utazás legkorábban 2025-ben kezdődhet el.

Most, 2025-öt írva, egyértelművé vált, hogy a Marsra vezető ösvény sokkal hosszabb és nehezebb, mint ahogyan azt a múltban a különböző ügynökségek elképzelték. A 2030-as évekre vonatkozó tervek ezért némileg elhamarkodottaknak tűnnek. Azonban egy problémát, amely akadályozhatja a bolygóközi utazásokat, teljes erőbedobással próbálnak megoldani.

A Mars és a Föld közötti távolság, ha az átlagot vesszük alapul, körülbelül 228 millió kilométer. Azonban a bolygók keringési pályái miatt ez a távolság időnként jelentősen változik: a két bolygó legközelebb 54,6 millió kilométerre kerülhet egymástól, míg a legnagyobb távolság elérheti a 401 millió kilométert is. Az igazán közel, mindössze 56 millió kilométeres távolságú találkozóra viszont rendkívül ritkán kerül sor; a NASA becslése szerint a következő ilyen eseményre 2237-ig várnunk kell. Ez azt jelenti, hogy a Marsra induló űrhajóknak hosszú utazást kell megtenniük. Robotizált missziók esetében ez nem okoz különösebb problémát, de amennyiben emberek is utaznak, a gyorsabb érkezés kulcsfontosságúvá válik. Például a Perseverance rover 2020-as indítása után közel hét hónapot, azaz 203 napot töltött az utazással, miközben 472 millió kilométert tett meg. Emberes missziók esetén viszont a szállítandó rakomány mennyisége és az űrhajó útvonalának hossza is befolyásolja az utazás időtartamát. A NASA korábbi számításai szerint egy emberes Mars-utazás körülbelül kilenc hónapot venne igénybe, ha hagyományos kémiai hajtóműveket alkalmaznának. Ezt az időt azonban különböző innovatív hajtómű-technológiák alkalmazásával jelentősen le lehetne rövidíteni. Az űrügynökségek és magáncégek már több ígéretes megoldás kidolgozásán dolgoznak, főként a plazmameghajtás területén.

A Roszatom is a plazmahajtóművekben látja a jövőt, de az amerikai nukleáris megoldástól eltérő formában, részben azért, mert az oroszok nem argont, hanem hidrogént használnak alapanyagként a plazma előállítása során. A fejlesztésekről beszámoló Izvestia szerint a Troick Intézet mérnökei által készített hajtómű egy magnetoplazma "gázpedálon" alapul, ami az elektronokat és protonokat 100 km/s-os sebességre gyorsítja fel.

A plazmahajtómű egy különleges elektromos meghajtási rendszer, amely két elektróda működésére épül. Ezek az elektródák között töltött részecskék áramlanak, miközben nagyfeszültségű áramot kapnak. Ennek következtében mágneses mező alakul ki, amely kiemeli a részecskéket a hajtóműből. Így a plazma mozgása irányt nyer, és tolóerőt termel, lehetővé téve a jármű hatékony előrehaladását.

- magyarázta Egor Biriulin, a Roszatom kutatója, a technológiával kapcsolatos részleteket.

Gázként hidrogént, míg a plazma előállításához szükséges energia forrásaként nukleáris reaktort használnak, a kutató szerint pedig a rendszer nagy előnyét az adja, hogy a plazmát nem szükséges nagyon magas hőmérsékletre hevíteni, így a berendezés komponensei sincsenek olyan nagy terhelésnek kitéve. Az előzetes számítások szerint a hajtómű 6 N tolóerőt generál. A plazmahajtóművet emiatt csak az űrben használják majd a Marsig tartó utazás közben, a Földről való indítást még hagyományos hajtóművekkel biztosítják majd, vagyis a rendszer egyfajta hibrid megoldás lesz, ami a két hajtóműtípus előnyeit ötvözi. Az új plazmarendszer prototípusát jelenleg egy 4x14 méteres tesztberendezésben vizsgálják, amiben az űrbeli körülményekhez hasonló környezeti feltételeket szimulálnak, és a tesztek alatt a legfontosabb célt a pulzáló-periodikus módban való üzemelés demonstrálása jelenti. A kutatók elmondása szerint a plazmahajtómű repülésekez tervezett verziójának prototípusa 2030-ra készül majd el, ha pedig tényleg működőképesnek bizonyul, a jövőben egy-maximum két hónapra mérsékelheti a Mars-utazás időtartamát, elérhető közelségbe hozva a bolygóközi utazás ígéretét.

(Fotó: Roszatom, BIG) - A kép forrása a Roszatom és a BIG együttműködéséből származik, amely a modern építészet és az atomenergia innovációját ötvözi.