NASA ने हाल ही में लिथियम द्वारा संचालित एक प्रायोगिक प्लाज्मा थ्रस्टर का सफलतापूर्वक परीक्षण किया, जो मानव मंगल मिशन के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है। दक्षिणी कैलिफोर्निया में नासा की जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी (जेपीएल) के इंजीनियरों ने विद्युत चुम्बकीय इंजन को चालू कर दिया, जिससे यह संयुक्त राज्य अमेरिका में इस प्रकार की प्रणोदन प्रणाली द्वारा कभी भी हासिल नहीं की गई शक्ति के स्तर तक पहुंच गया।
परीक्षण 24 फरवरी को उच्च शक्ति विद्युत प्रणोदन अनुसंधान के लिए समर्पित JPL के एक निर्वात कक्ष में आयोजित किया गया था। परीक्षण के दौरान, प्रोटोटाइप इंजन नासा के किसी भी उड़ान अंतरिक्ष यान पर किसी भी इलेक्ट्रिक थ्रस्टर की तुलना में अधिक शक्ति के साथ संचालित हुआ। शोधकर्ताओं का कहना है कि परिणाम विकास और परीक्षण के अगले चरण के लिए मार्गदर्शन प्रदान करेंगे।
NASA के प्रशासक जेरेड इसाकमैन ने कहा: "नासा में, हम एक साथ कई चीजों पर काम करते हैं, लेकिन मंगल ग्रह से कभी नहीं हटते। इस परीक्षण में हमारे थ्रस्टर्स का सफल प्रदर्शन अमेरिकी अंतरिक्ष यात्रियों को लाल ग्रह पर भेजने में हुई प्रगति को दर्शाता है। गुणात्मक प्रगति। यह पहली बार है कि संयुक्त राज्य अमेरिका के पास इतने उच्च शक्ति स्तर पर काम करने वाली विद्युत प्रणोदन प्रणाली है, जो 120 किलोवाट तक पहुंचती है। हम अगली बड़ी छलांग लगाने के लिए रणनीतिक निवेश करना जारी रखेंगे।"इंजन लिथियम धातु वाष्प का उपयोग करता है और मैग्नेटो-प्लाज्मा डायनेमिक्स (एमपीडी) थ्रस्टर प्रौद्योगिकी श्रेणी से संबंधित है। ऐसी प्रणालियाँ अत्यधिक उच्च गति पर प्लाज्मा को गति देने के लिए विद्युत धाराओं और चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करके जोर उत्पन्न करती हैं। पांच अलग-अलग फायरिंग परीक्षणों के दौरान, थ्रस्टर के टंगस्टन इलेक्ट्रोड चमकदार सफेद चमकने लगे और तापमान 5,000 डिग्री फ़ारेनहाइट (2,800 डिग्री सेल्सियस) से अधिक हो गया। परीक्षण जेपीएल की इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन प्रयोगशाला में आयोजित किया गया था, जिसमें एक अनूठी सुविधा है जो इलेक्ट्रिक थ्रस्टर्स का सुरक्षित रूप से मूल्यांकन करने में सक्षम है जो मेगावाट रेंज में शक्ति के साथ धातु वाष्प प्रणोदक पर निर्भर हैं।
विद्युत प्रणोदन प्रणाली की ईंधन दक्षता पारंपरिक रासायनिक रॉकेटों की तुलना में बहुत अधिक है, और प्रणोदक उपयोग को 90% तक कम किया जा सकता है। थोड़े समय के लिए मजबूत जोर देने के बजाय, वे हल्का लेकिन निरंतर जोर प्रदान करते हैं जो लंबे समय तक अंतरिक्ष यान को लगातार गति देता है। नासा पहले से ही साइके जैसे मिशनों पर इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन तकनीक का उपयोग करता है, जो वर्तमान में एजेंसी के सबसे शक्तिशाली इलेक्ट्रिक थ्रस्टर्स चलाता है। समय के साथ, साइके की प्रणोदन प्रणाली अंतरिक्ष यान को 124,000 मील प्रति घंटे तक गति दे सकती है।
यह नया लिथियम-संचालित एमपीडी थ्रस्टर अंततः मौजूदा प्रणालियों की तुलना में काफी अधिक जोर प्रदान कर सकता है। हालाँकि वैज्ञानिक 1960 के दशक से एमपीडी प्रणोदन तकनीक का अध्ययन कर रहे हैं, लेकिन इस तकनीक का उपयोग अंतरिक्ष में व्यावहारिक अनुप्रयोगों में कभी नहीं किया गया है। जेपीएल में हाल के परीक्षणों में, इंजन 120 किलोवाट की शक्ति तक पहुंच गया, जो "स्पिरिट स्टार" पर फ्लाइट थ्रस्टर्स की शक्ति से 25 गुना अधिक है।
JPL के वरिष्ठ अनुसंधान वैज्ञानिक जेम्स पोल्क ने कहा: "पिछले कई वर्षों में इन थ्रस्टर्स को डिजाइन करना और बनाना इस पहले परीक्षण के लिए दीर्घकालिक तैयारी रही है। यह हमारे लिए एक महत्वपूर्ण क्षण है क्योंकि हम न केवल थ्रस्टर्स की क्षमताओं का प्रदर्शन करते हैं, बल्कि अपने लक्ष्य शक्ति स्तरों पर भी प्रदर्शन करते हैं। हम जानते हैं कि स्केलिंग की चुनौतियों को हल करने के लिए हमारे पास एक अच्छा परीक्षण मंच है।"पोल्क ने 26 फुट लंबे (8 मीटर लंबे) वाटर-कूल्ड वैक्यूम चैंबर में एक छोटी सी देखने वाली खिड़की के माध्यम से प्रयोग को देखा। जब थ्रस्टर सक्रिय होता है, तो इसका नोजल जैसा बाहरी इलेक्ट्रोड तीव्रता से चमकता है, जिससे एक चमकदार लाल प्लाज्मा प्लम बनता है। पोल्क ने दशकों तक विद्युत प्रणोदन प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में काम किया है, उन्होंने नासा के डॉन मिशन और डीप स्पेस वन में योगदान दिया है, जो पृथ्वी की कक्षा से परे विद्युत प्रणोदन प्रौद्योगिकी का प्रदर्शन करने वाला पहला अंतरिक्ष यान था।
शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि अंततः प्रत्येक थ्रस्टर का बिजली उत्पादन 500 किलोवाट और 1 मेगावाट के बीच बढ़ जाएगा। सबसे बड़ी तकनीकी चुनौतियों में से एक यह सुनिश्चित करना है कि हार्डवेयर अत्यधिक तापमान में दीर्घकालिक संचालन का सामना कर सके। मंगल ग्रह पर एक मानवयुक्त मिशन के लिए कुल 2 से 4 मेगावाट बिजली की आवश्यकता हो सकती है, जिसका अर्थ है कि कई एमपीडी थ्रस्टर्स को 23,000 घंटे से अधिक समय तक लगातार संचालित करने की आवश्यकता हो सकती है।
वैज्ञानिकों का मानना है कि लिथियम-संचालित एमपीडी इंजन भविष्य में गहरे अंतरिक्ष अन्वेषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं क्योंकि वे कुशल प्रणोदक उपयोग के साथ मजबूत जोर जोड़ते हैं। परमाणु ऊर्जा प्रणालियों के साथ मिलकर, वे मंगल ग्रह पर मानव मिशन के लिए आवश्यक भारी पेलोड ले जाते समय प्रक्षेपण द्रव्यमान को कम कर सकते हैं।
एमपीडी थ्रस्टर परियोजना पिछले ढाई वर्षों से विकास में है, जो जेपीएल, न्यू जर्सी में प्रिंसटन प्लाज्मा भौतिकी प्रयोगशाला और क्लीवलैंड में नासा के ग्लेन रिसर्च सेंटर के बीच एक सहयोग है। फंडिंग नासा के स्पेस न्यूक्लियर प्रोपल्शन प्रोग्राम से आती है, जो मंगल ग्रह पर भविष्य के मिशनों के लिए मेगावाट-स्केल परमाणु इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन सिस्टम के विकास का समर्थन करने के लिए 2020 में शुरू हुआ था। इस कार्य का प्रबंधन नासा के अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी मिशन निदेशालय के तहत हंट्सविले, अलबामा में नासा के मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर द्वारा किया जाता है।