Pokiaľ ide o budúcnosť vesmírneho prieskumu, skúma sa množstvo nových technológií. Najdôležitejšie z nich sú nové formy pohonu, ktoré dokážu vyrovnať palivovú účinnosť so silou. Nielenže by motory, ktoré dokážu dosiahnuť veľký ťah pri použití menšieho množstva paliva, boli nákladovo efektívne, budú môcť v kratšom čase previesť astronautov do destinácií, ako je Mars a za.
To je miesto, kde motory ako X3 Hall-efekt thruster príde do hry. Tento thruster, ktorý vyvíja Glenn Research Centre v NASA v spolupráci s americkými leteckými silami a University of Michigan, je rozšíreným modelom druhov thrustov používaných svitania kozmická loď. Počas nedávneho testu tento tresk rozdrvil predchádzajúci rekord pre trik s Hallovým efektom, čím sa dosiahol vyšší výkon a vynikajúci ťah.
Hnacie stroje typu Hall-efekt získali v posledných rokoch priazeň plánovačov misií z dôvodu ich extrémnej efektívnosti. Fungujú tak, že malé množstvá hnacej látky (zvyčajne inertné plyny ako xenón) premieňajú na nabitú plazmu s elektrickými poľami, ktoré sa potom pomocou magnetického poľa veľmi rýchlo urýchlia. V porovnaní s chemickými raketami dokážu dosiahnuť najvyššie rýchlosti pomocou malej frakcie paliva.
Hlavnou výzvou však doteraz bolo vybudovanie Hallovho efektu, ktorý je schopný dosiahnuť aj vysokú úroveň ťahu. Aj keď sú palivové efektívne, konvenčné iónové motory zvyčajne produkujú iba zlomok ťahu rakiet, ktoré sa spoliehajú na tuhé chemikálie. Preto NASA vyvíja zväčšený model X3 thruster v spolupráci so svojimi partnermi.
Na vývoj rakety dohliadal Alec Gallimore, profesor leteckého inžinierstva a Robert J. Vlasic dekan inžinierstva na University of Michigan. Ako uviedol v nedávnom tlačovom vyhlásení spoločnosti Michigan News:
„Misie na Marse sú už len na obzore a my už vieme, že Hallove rakety fungujú dobre vo vesmíre. Môžu byť optimalizované buď na prepravu vybavenia s minimálnou energiou a hnacou látkou v priebehu roka alebo tak, alebo na rýchlosť - prepravu posádky na Mars oveľa rýchlejšie. “
V nedávnych testoch X3 rozbila predchádzajúci záznam o ťahu, ktorý nastavil Hallov strmeň, čím dosiahol 5,4 newtonov sily v porovnaní so starým rekordom 3,3 newtonov. X3 tiež viac ako zdvojnásobil prevádzkový prúd (250 ampérov oproti 112 ampérom) a bežal s nepatrne vyšším výkonom ako predchádzajúci držiteľ záznamu (102 kilowattov oproti 98 kilowattom). To bola povzbudivá správa, pretože to znamená, že motor môže ponúknuť rýchlejšie zrýchlenie, čo znamená kratšiu dobu jazdy.
Test vykonali Scott Hall a Hani Kamhawi vo výskumnom stredisku NASA Glenn Research Center v Clevelande. Zatiaľ čo Hall je doktorandom v leteckom priemysle na U-M, Kamhawi je výskumný pracovník NASA Glenn, ktorý sa intenzívne zapája do vývoja X3. Okrem toho je Kamhawi tiež Hall Hall mentorom, ako súčasť NASA Space Technology Research Fellowship (NSTRF).
Tento test bol vyvrcholením viac ako piatich rokov výskumu, ktorého cieľom bolo vylepšiť súčasné Hall-efektové návrhy. Pri skúške sa tím spoliehal na vákuovú komoru NASA Glenn, ktorá je v súčasnosti jedinou komorou v USA, ktorá dokáže zvládnuť pohon X3. Je to kvôli veľkému množstvu výfukového plynu, ktorý vytvára hnací plyn, čo môže viesť k tomu, že sa ionizovaný xenón unáša späť do plazmového oblaku, čo vedie k skresleniu výsledkov testu.
Nastavenie NASA Glenn je jediné s vákuovou pumpou dostatočne výkonnou na vytvorenie podmienok potrebných na udržanie čistoty výfukových plynov. Hall a Kamhawi si tiež museli postaviť vlastný prítlačný stojan na podporu rámu 227 kg (500 libier) X3 a vydržať silu, ktorú vytvára, pretože existujúce stojany túto úlohu nevyhovovali. Po zabezpečení testovacieho okna tím strávil štyri týždne prípravou stojana, pohonom a nastavením všetkých potrebných spojení.
Po celú dobu boli vedci, inžinieri a technici NASA pripravení poskytnúť podporu. Po 20 hodinách čerpania, aby sa dosiahol priestorový vákuum vo vnútri komory, Hall a Kamhawi vykonali sériu testov, pri ktorých by sa motor na 12 hodín vystrelil rovno. V priebehu 25 dní tím priniesol X3 na rekordnú úroveň sily, prúdu a ťahu.
Pri pohľade do budúcnosti tím plánuje vykonať viac testov v Gallimoreho laboratóriu v U-M pomocou vylepšenej vákuovej komory. Tieto aktualizácie budú naplánované na dokončenie do januára 2018 a umožnia tímu vykonať vlastné testy in-house. Táto aktualizácia bola možná vďaka grantu vo výške 1 milión USD, ktorý čiastočne prispela Úradom pre vedecký výskum letectva, s dodatočnou podporou poskytovanou Laboratórnym prúdovým pohonom a U-M.
Zdroje energie X3 vyvíjajú aj Aerojet Rocketdyne, výrobca rakiet a raketových pohonov na báze Sacramenta, ktorý je tiež lídrom v udeľovaní pohonných systémov NASA. Očakáva sa, že na jar roku 2018 bude motor integrovaný do týchto energetických systémov; v tom okamihu sa vo výskumnom centre Glenn uskutoční séria 100 hodinových testov.
X3 je jedným z troch prototypov, ktoré NASA skúma pre budúce misie s posádkou na Marse, z ktorých všetky sú určené na skrátenie doby cestovania a zníženie potrebného množstva paliva. Okrem toho, aby sa tieto misie stali nákladovo efektívnejšími, majú skrátené doby prepravy tiež za cieľ znížiť množstvo žiarenia, ktorému budú astronauti vystavení, keď cestujú medzi Zemou a Marsom.
Projekt je financovaný z programu NASA Next Space Technologies for Exploration Partnership (Next-STEP), ktorý podporuje nielen pohonné systémy, ale aj systémy biotopov a výrobu vo vesmíre.
