Runājot par kosmosa izpētes nākotni, tiek pētītas vairākas jaunas tehnoloģijas. Starp tiem galvenokārt ir jauni piedziņas veidi, kas spēs līdzsvarot degvielas patēriņa efektivitāti un jaudu. Dzinēji, kas spēj sasniegt lielu vilci, izmantojot mazāk degvielas, būs rentabli, bet arī īsākā laikā spēs pārcelt astronautus uz galamērķiem, piemēram, uz Marsu un ārpus tā.
Šeit darbojas tādi dzinēji kā X3 Hall efekta virzītājs. Šis dzinējspēks, kuru NASA Glennas pētījumu centrs izstrādā sadarbībā ar ASV gaisa spēkiem un Mičiganas universitāti, ir samazināts modelis, kurā tiek izmantoti virzuļi, kurus izmanto Rītausma kosmosa kuģis. Nesen veiktā testa laikā šis spridzeklis sagrāva iepriekšējo Hall-efekta ģeneratora rekordu, panākot lielāku jaudu un lielāku vilci.
Halles efektu dzinēji pēdējos gados ir guvuši labvēlību misiju plānotājiem to ārkārtīgās efektivitātes dēļ. Tās darbojas, pārvēršot nelielu daudzumu propelenta (parasti tādas inertas gāzes kā ksenons) lādētā plazmā ar elektriskajiem laukiem, kuru pēc tam ļoti ātri paātrina, izmantojot magnētisko lauku. Salīdzinot ar ķīmiskajām raķetēm, tie var sasniegt maksimālo ātrumu, izmantojot niecīgu daļu no viņu degvielas.
Tomēr līdz šim nopietns izaicinājums ir būvēt Halles efekta virzītāju, kas arī spētu sasniegt augstu vilces līmeni. Kaut arī degviela ir efektīva, parastie jonu motori parasti rada tikai nelielu daļu no vilces, ko rada raķetes, kuras paļaujas uz cieto ķīmisko degvielu. Tāpēc NASA sadarbībā ar saviem partneriem ir izstrādājusi palielinātu modeli X3.
Piedziņas attīstību ir pārraudzījis Aviācijas un inženierzinātņu profesors Alecs Gallimors un Mičiganas universitātes Roberts J. Vlasics inženieru dekāns. Kā viņš norādīja nesenā Michigan News preses paziņojumā:
“Marsa misijas ir tikai pie horizonta, un mēs jau zinām, ka Halles virzuļi labi darbojas kosmosā. Tos var optimizēt vai nu tāda aprīkojuma pārvadāšanai ar minimālu enerģiju un degvielu gada laikā, vai arī ātrumam - apkalpes daudz ātrākam pārvadāšanai uz Marsu. ”
Jaunākajos testos X3 sagrāva iepriekšējo Halles straumētāja uzstādīto vilces rekordu, panākot 5,4 spēka ūtonus salīdzinājumā ar iepriekšējo rekordu - 3,3 ņūtoni. X3 arī vairāk nekā divkāršoja darba strāvu (250 ampēri pret 112 ampēriem) un darbojās ar nedaudz lielāku jaudu nekā iepriekšējais rekordists (102 kilovatus pret 98 kilovatiem). Šīs bija iepriecinošas ziņas, jo tas nozīmē, ka motors var piedāvāt ātrāku paātrinājumu, kas nozīmē īsāku braukšanas laiku.
Pārbaudi veica Skots Hols un Hani Kamhawi NASA Glennas pētījumu centrā Klīvlendā. Kamēr Hall ir doktorants kosmosa inženierijā U-M, Kamhawi ir NASA Glenn zinātniskais līdzstrādnieks, kurš ir ļoti iesaistīts X3 izstrādē. Turklāt Kamhawi ir arī Hall's NASA mentors kā daļa no NASA Kosmosa tehnoloģiju pētniecības stipendijas (NSTRF).
Šis pārbaudījums bija kulminācija vairāk nekā piecus gadus ilgam pētījumam, kura mērķis bija uzlabot pašreizējos Halles efekta dizainus. Pārbaudes veikšanai komanda paļāvās uz NASA Glenn vakuuma kameru, kas šobrīd ir vienīgā kamera ASV, kas var rīkoties ar X3 spuldzi. Tas ir saistīts ar milzīgo izplūdes daudzumu, ko dzenulis rada, un tas var izraisīt jonizēta ksenona novirzīšanos atpakaļ plazmas plūsmā, tādējādi izliekot testa rezultātus.
NASA Glenn uzstādīšana ir vienīgā ar vakuuma sūkni, kas ir pietiekami jaudīgs, lai radītu apstākļus, kas nepieciešami, lai izplūdes gāze būtu tīra. Hallai un Kamhawi vajadzēja arī izveidot pielāgotu vilces statīvu, lai atbalstītu X3 227 kg (500 mārciņu) rāmi un izturētu tā radīto spēku, jo esošās statīvi netika galā ar uzdevumu. Pēc testa loga nostiprināšanas komanda pavadīja četras nedēļas, sagatavojot statīvu, virzītāju un izveidojot visus nepieciešamos savienojumus.
Visu laiku NASA pētnieki, inženieri un tehniķi bija uz rokas, lai sniegtu atbalstu. Pēc 20 stundu ilgas sūknēšanas, lai panāktu kosmosam līdzīgu vakuumu kameras iekšpusē, Hols un Kamhawi veica virkni testu, kuru laikā motors tika kurināts 12 stundas taisni. 25 dienu laikā komanda paaugstināja X3 ar savu jaudīgo jaudu, pašreizējo un vilces līmeni.
Raugoties nākotnē, komanda plāno veikt vairāk pārbaužu Gallimore laboratorijā pie U-M, izmantojot modernizētu vakuuma kameru. Šos jauninājumus plānots pabeigt līdz 2018. gada janvārim, un tie komandai ļaus veikt turpmākus testus pašmājās. Šis jauninājums bija iespējams, pateicoties USD 1 miljona dotācijai, kuru daļēji piešķīra Gaisa spēku Zinātnisko pētījumu birojs ar papildu atbalstu no Jet Propulsion Laboratory un U-M.
X3 barošanas avotus izstrādā arī Aerojet Rocketdyne, Sakramento bāzētais raķešu un raķešu vilces ražotājs, kas arī ir vadībā no NASA piešķirtajām dzinējspēka sistēmām. Paredzams, ka līdz 2018. gada pavasarim motors tiks integrēts šajās energosistēmās; kurā brīdī notiks 100 stundu testu sērija, kas atkal tiks veikta Glenas pētījumu centrā.
X3 ir viens no trim prototipiem, kurus NASA pēta turpmākās apkalpes misijās uz Marsu, un tie visi ir paredzēti, lai saīsinātu ceļojuma laiku un samazinātu nepieciešamās degvielas daudzumu. Papildus tam, ka šādas misijas ir padarītas rentablākas, arī saīsinātais tranzīta laiks ir paredzēts, lai samazinātu starojuma daudzumu, ko astronauti pakļaus, ceļojot starp Zemi un Marsu.
Projektu finansē caur NASA nākamo kosmosa tehnoloģiju izpētes partnerību (Next-STEP), kas atbalsta ne tikai vilces sistēmas, bet arī dzīvotņu sistēmas un kosmosa ražošanu.
