नेशनल एरोनॉटिक्स एंड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन (NASA) ने हाल ही में घोषणा की कि एक नया लिथियम-आपूर्ति मैग्नेटो-प्लाज्मा पावर (MPD) प्रयोगात्मक आयन इंजन एक प्रमुख परीक्षण में सफलतापूर्वक संचालित हुआ और इसे भविष्य के मानवयुक्त मंगल मिशनों के लिए एक महत्वपूर्ण प्रणोदन प्रौद्योगिकी सफलता माना जाता है।मंगल ग्रह पर पहले अंतरिक्ष यात्रियों को बेहद कठोर वातावरण का सामना करना पड़ेगा। गहरे अंतरिक्ष में हर अतिरिक्त दिन घातक ब्रह्मांडीय किरणों के संपर्क में आएगा। लंबे समय तक अलगाव से मानसिक स्वास्थ्य खराब हो जाएगा, और माइक्रोग्रैविटी मांसपेशियों और हड्डियों को कमजोर करना जारी रखेगी। इस वजह से, नासा नई प्रणोदन प्रणाली विकसित करने में बहुत अधिक ऊर्जा निवेश कर रहा है जो उड़ान के समय को काफी कम कर सकता है, जिससे निकट भविष्य में मंगल की यात्रा को कई महीनों में सीमित करने की उम्मीद है।

यह नया अनावरण किया गया एमपीडी आयन इंजन काम करने वाले तरल पदार्थ के रूप में लिथियम का उपयोग करता है, इसकी अधिकतम शक्ति 120 किलोवाट है और इसकी थ्रस्ट क्षमता वर्तमान में नासा मिशनों पर सेवा में मौजूद सबसे मजबूत विद्युत प्रणोदन इंजन से 25 गुना अधिक है। इसे तेज और अधिक कुशल गहरे अंतरिक्ष उड़ान की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम माना जाता है। वर्तमान प्रतिनिधि साइकी जांच है, जो एक धातु क्षुद्रग्रह के लिए उड़ान भर रहा है। यह क्सीनन आयन इंजन को चलाने के लिए सौर सरणी का उपयोग करता है। यह वायुमंडलीय प्रतिरोध के बिना वातावरण में धीरे-धीरे लगभग 200,000 किलोमीटर प्रति घंटे की रफ्तार पकड़ सकता है, लेकिन इस गति तक पहुंचने में ढाई साल से अधिक समय लगता है।

नासा की वर्तमान रासायनिक रॉकेट तकनीक के साथ, पृथ्वी से मंगल तक उड़ान भरने में लगभग सात महीने लगेंगे। सतह पर, आयन प्रणोदन, जो कम जोर और लंबे समय तक निरंतर त्वरण पर निर्भर करता है, उड़ान के समय को कम करने के लिए आदर्श नहीं लगता है क्योंकि यह धीरे-धीरे शुरू होता है और अत्यधिक उच्च गति तक पहुंचने में महीनों लग जाते हैं। हालाँकि, नासा शक्ति स्रोत और प्रणोदन विधि के संयोजन को बदलकर इस पारंपरिक धारणा को उलटने की कोशिश कर रहा है।

माइंड के विपरीत, जो क्सीनन आयन इंजनों को चलाने के लिए सौर सरणियों पर निर्भर करता है, इस नए एमपीडी थ्रस्टर की कल्पना एक परमाणु विद्युत प्रणोदन प्रणाली के हिस्से के रूप में की गई है जो एक परमाणु रिएक्टर से उच्च-शक्ति विद्युत ऊर्जा प्रदान करेगा, जिससे अंतरिक्ष यान को गहरे अंतरिक्ष में लंबे समय तक मौजूदा विद्युत प्रणोदन की तुलना में बहुत अधिक जोर स्तर बनाए रखने की अनुमति मिलेगी। नासा का मानना ​​है कि "परमाणु ऊर्जा + एमपीडी" के इस संयोजन से समान या कम प्रणोदक द्रव्यमान पर गति में उल्लेखनीय वृद्धि होने की उम्मीद होगी, जिससे मानवयुक्त मंगल मिशन की यात्रा छोटी हो जाएगी।

एमपीडी प्रणोदन अवधारणा 1960 के दशक की है, लेकिन अभी तक अंतरिक्ष में इसका व्यावसायीकरण नहीं किया गया है, जिसमें मुख्य बाधा इसकी विशाल ऊर्जा आवश्यकताएं हैं, जो सौर सरणियों की ऊर्जा क्षमताओं से कहीं अधिक हैं। यह तकनीकी रूप से नासा की हाल ही में घोषित परमाणु प्रणोदन परियोजना "स्पेस रिएक्टर‑1 फ्रीडम" का पूरक है: यह परियोजना एक अन्य मिशन में क्सीनन काम करने वाले तरल पदार्थ के साथ एक पारंपरिक आयन इंजन का उपयोग करने की योजना बना रही है, और एमपीडी उच्च शक्ति और उच्च जोर की दिशा में अगले कदम का प्रतिनिधित्व करता है।

पारंपरिक आयन इंजन आमतौर पर एकल आवेशित कणों (ज्यादातर क्सीनन आयन) को तेज करने और प्रतिक्रिया बल प्राप्त करने के लिए उन्हें नोजल से डिस्चार्ज करने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्रों पर निर्भर करते हैं। एमपीडी इंजन प्लाज्मा को विद्युत चुम्बकीय रूप से तेज करने के लिए उच्च धारा और चुंबकीय क्षेत्र के साथ संपर्क करता है। यह मॉडल विशेष रूप से लिथियम धातु वाष्प का उपयोग करता है, जिसे इंजन के अंदर लिथियम प्लाज्मा में आयनित किया जाता है और फिर जोर प्राप्त करने के लिए बाहर निकाल दिया जाता है।

इस साल 24 फरवरी को, नासा ने दक्षिणी कैलिफोर्निया में जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी (जेपीएल) की इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन प्रयोगशाला में वॉटर-कूलिंग सिस्टम से लैस एक विशेष वैक्यूम चैंबर का उपयोग करके इस एमपीडी इंजन पर एक महत्वपूर्ण इग्निशन परीक्षण किया। परीक्षण के दौरान, इंजीनियरों ने इंजन को पांच बार चालू किया, इसके केंद्र टंगस्टन इलेक्ट्रोड की निगरानी की क्योंकि यह 2,800 डिग्री सेल्सियस (लगभग 5,000 डिग्री फ़ारेनहाइट) से अधिक तापमान पर चमक रहा था। डेटा से पता चलता है कि यह नया इंजन परीक्षण में सफलतापूर्वक 120 किलोवाट के अधिकतम पावर स्तर तक पहुंच गया, जो "साइकिक" द्वारा उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रिक थ्रस्टर से 25 गुना अधिक है।

नासा के प्रशासक जेरेड इसाकमैन ने एक बयान में कहा कि समानांतर में कई मिशनों को आगे बढ़ाते हुए एजेंसी ने कभी भी "मंगल ग्रह की दृष्टि नहीं खोई"। उन्होंने इस बात पर जोर दिया कि इस परीक्षण की सफलता का मतलब अमेरिकी अंतरिक्ष यात्रियों को मंगल ग्रह पर भेजने की दिशा में एक "महत्वपूर्ण कदम" है। यह भी पहली बार है कि संयुक्त राज्य अमेरिका ने विद्युत प्रणोदन प्रणाली को 120 किलोवाट के उच्च शक्ति स्तर पर लगातार संचालित करने की अनुमति दी है। नासा मानव जाति की अगली बड़ी छलांग के लिए एक ठोस तकनीकी नींव रखने के लिए "रणनीतिक निवेश" करना जारी रखेगा।

नासा का मानना ​​है कि इस एमपीडी इंजन के भविष्य के परीक्षणों में 1-मेगावाट बिजली स्तर तक पहुंचने की उम्मीद है। आंतरिक एजेंसी के अनुमान के अनुसार, मंगल ग्रह पर एक विशिष्ट मानव मिशन के लिए कुल 2 से 4 मेगावाट की बिजली की आवश्यकता हो सकती है, जिसका अर्थ है कि अंतिम अंतरिक्ष यान में समानांतर में कई एमपीडी इंजन काम करने की संभावना है। इस प्रक्रिया में, अति-उच्च तापमान वाले वातावरण में हार्डवेयर के दीर्घकालिक विश्वसनीय संचालन को कैसे सुनिश्चित किया जाए और इलेक्ट्रोड क्षरण को कैसे कम किया जाए, एमपीडी प्रौद्योगिकी की एक विशिष्ट समस्या, प्रमुख चुनौतियां होंगी जिन्हें इंजीनियरिंग टीम को दूर करना होगा।

वर्तमान में, दो साल के डिजाइन और निर्माण के बाद, आर एंड डी टीम परीक्षणों के पहले दौर के परिणामों से संतुष्ट है और मानती है कि उसने इंजीनियरिंग की राह पर पहली "बड़ी सीमा" पार कर ली है। जेट प्रोपल्शन प्रयोगशाला के एक वरिष्ठ शोध वैज्ञानिक जेम्स पोल्क ने कहा कि परीक्षण ने न केवल यह साबित किया कि इंजन सामान्य रूप से काम कर सकता है, बल्कि पूर्व निर्धारित शक्ति लक्ष्य को सफलतापूर्वक हासिल किया और बाद के बड़े पैमाने के परीक्षणों के लिए एक विश्वसनीय परीक्षण मंच की नींव रखी।

बड़े परिप्रेक्ष्य से, विद्युत प्रणोदन प्रौद्योगिकी का लाभ इसकी अत्यंत उच्च प्रणोदक उपयोग दक्षता में निहित है, जो पारंपरिक रासायनिक रॉकेटों की तुलना में प्रणोदक खपत को लगभग 90% तक कम कर सकता है। परमाणु ऊर्जा के साथ उच्च-शक्ति एमपीडी प्रणोदन का संयोजन सैद्धांतिक रूप से समग्र द्रव्यमान में उल्लेखनीय वृद्धि किए बिना उच्च औसत जोर और कम उड़ान समय के साथ गहरे अंतरिक्ष वाहनों को प्रदान कर सकता है। यह मानव जाति की मंगल ग्रह पर पहली मानवयुक्त यात्रा के लिए प्रमुख तकनीकों में से एक बन सकती है, जिससे अंतरिक्ष यात्रियों को विकिरण और दीर्घकालिक भारहीनता के कारण होने वाले स्वास्थ्य जोखिमों को कम करने के लिए बहुमूल्य समय मिलेगा।

नासा ने अभी तक विशिष्ट मानवयुक्त मिशनों में एमपीडी प्रणोदन के लिए समय सारिणी की घोषणा नहीं की है, लेकिन इस उच्च शक्ति वाले जमीनी परीक्षण को "मंगल ग्रह के करीब एक कदम" में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर माना जाता है। मानवयुक्त मंगल ग्रह की योजना बनाने के लिए प्रतिस्पर्धा करने वाले कई देशों के संदर्भ में, यदि यह नई तकनीक सफलतापूर्वक प्रयोगशाला से बाहर निकल सकती है और वास्तविक मिशनों में प्रवेश कर सकती है, तो इससे मानव गहरे अंतरिक्ष अन्वेषण के समय के पैमाने को बदलने की उम्मीद है।