Az elmúlt években több példát is láthattunk már különböző cégektől olyan, űrhajók működtetésére szolgáló hajtóművek újszerű kialakítására, amelyek egy Mars bolygóra vezető utazás idejét jelentősen lerövidítenék, ha a jelenleg használatos, kémiai hajtóanyagokkal üzemelő hajtóművekkel hasonlítjuk össze őket. A versenybe a Roszatom, azaz az orosz Állami Atomenergetikai Vállalat is beszállt, és a már korábban bemutatott koncepciót prototípussá formálták, hogy megkezdhessék a laboratóriumi tesztelését. A hajtómű természetesen nem csak a marsi utakban, hanem más fajta bolygóközi missziókban, mélyűri utazásokban is szerepet kaphat a távoli jövőben, de egyelőre az országok számára a legfontosabb célt az jelenti, hogy valahogyan embert juttassanak a Marsra (és előtte a Holdra), és az ehhez szükséges technológiai fejlesztéseket elvégezzék.

Annak ellenére, hogy jelenleg még egy robotizált marsi misszió kivitelezése is nagy nehézségekbe ütközhet és hatalmas pénzeket emészt fel, több űrügynökség is aktívan készül az emberes missziókra: a NASA például a CHAPEA (Crew Health and Performance Exploration Analog) program keretében 2023-ban zárt be négy embert 378 napra a Mars Dune Alpha épületébe, ahol azokat a körülményeket szimulálták, amelyek a jövőben egy marsi küldetés űrhajósait fogadhatják egy, a vörös bolygón kialakított állomáson.

Azt még nem lehet tudni, hogy mikor kerül sor arra, hogy a szimuláció valósággá váljon, és valóban amerikai asztronauták éljenek a bolygón, de 2017-ben az Egyesült Államok akkori (és mostani) elnöke, Donald Trump, 2033-at jelölte ki az emberes marsi utazás időpontjának. Kína néhány évvel ezelőtt még szintén 2033-ra tervezte saját emberes misszióját, elméletileg az Európai Űrügynökség is a 2030-as éveket vizionálja az európai űrhajósok Marsra juttatására, Oroszország pedig nagyjából száz éve, legalább Fridrih Cander munkássága óta játszik egy Mars-utazás gondolatával, majd 2002-ben egészen konkrét terveket is megfogalmaztak a küldetéssel kapcsolatban: eszerint 2015-ben a NASA és az ESA segítségével kiviteleztek volna egy 440 napig tartó marsi missziót, aminek során hat űrhajós két hónapig tartózkodott volna a Mars felszínén, az ellátmányt pedig egy második űrhajó szállította volna nekik. Az Európai Űrügynökség azonban már akkor sem tartotta realisztikusnak a terveket.

2002-ben az ESA inkább 2025-öt gondolta a marsi utazás lehetséges kezdetének.

Most, 2025-öt írva, látható, hogy a Mars felé vezető út jóval hosszabb és rögösebb, mint ahogyan azt régebben elképzelték az ügynökségek, így a 2030-as tervek is valamelyest elhamarkodottnak tűnnek, de egy problémát, ami a bolygóközi kaland útjába állhat, teljes gőzerővel igyekeznek elhárítani az útból.

A Mars és a Föld távolsága, ha az átlagot nézzük, körülbelül 228 millió kilométer - a bolygók keringése alatt ennél időnként jóval közelebb (54,6 millió kilométer), vagy éppen jóval távolabb (401 millió kilométer) vezet el egymástól az útjuk, de az igazán közeli találkozásra nagyon ritkán van példa: az 56 millió km-es távolságra a számítások szerint 2237-ig nem kerül sor a NASA elmondása alapján. Ez azt jelenti, hogy a Marsra induló űrhajónak rendkívül hosszú utat kell megtennie, ami egy robotizált misszió esetén még nem olyan nagy probléma, de amennyiben élő utasok is vannak a fedélzeten, akkor már elsődleges szemponttá válik a minél gyorsabb odajutás. A Perseverance rover közel hét hónap alatt érte el a Marsot 2020-as indulása után: 203 napig utazott, miközben 472 millió kilométert tett meg. Egy emberes misszió több rakomány szállításával jár, valamint az űrhajó útjának hossza is változhat, így ez az idő is módosul - a NASA néhány évvel ezelőtti számításai szerint egy emberes Mars-utazás kilenc teljes hónapba telne a kémiai hajtóanyagokkal működtetett rakétákkal. Ezt az időt csak más típusú hajtómű-technológiákkal lehetséges nagyobb mértékben lecsökkenteni, és a potenciális megoldási ötletekből nincs is hiány - az űrügynökségek és cégek többféle módszerrel is próbálkoznak, amelyek főként a plazmameghajtás köré csoportosulnak.

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 elektromos hajtóműtípus. Két elektródán alapul. Ezek között töltött részecskék áramlanak, miközben az elektródák nagyfeszültségű áramot kapnak. Eredményként mágneses mező keletkezik, ami a részecskéket kilöki a hajtóműből. Ezáltal a plazma mozgása irányt kap és tolóerőt generál.”

- magyarázta a Roszatom kutatója, Egor Biriulin a technológia kapcsán.

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)

Harmadára rövidítheti a Mars-utazást egy új nukleáris hajtómű Az új hajtómű biztonságosabb és megbízhatóbb, mint a korábbi nukleáris hajtóművek, és sokkal hatékonyabb, mint a mai, kémiai hajtóanyaggal működő rakéták.