پیشرانه‎های یونی راه را به سوی مریخ هموار می‌کنند

سفر به مریخ با پیشرانه‎های سوختی همواره یکی از دغدغه‎های دانشمندان بوده، اما با طراحی نسل جدید پیشرانه‎های یونی سفر به اعماق فضا دیگر امری محال نیست، با زومیت همراه شوید تا به بررسی پیشرانه‎های یونی بپردازیم.

عملکرد پیشرانه‎های شیمیایی بسیار ساده است، سوخت پس از احتراق به سرعت از موشک فضایی خارج می‎شود و بنابر قانون دوم نیوتن (عمل و عکس العمل)، راکت شروع به حرکت می‎کند، اما عملکرد پیشرانه‎های یونی متفاوت است، در این پیشرانه‎ها با شارژ شدن الکترود‎ها، یون‎ها با بار مثبت از آند به کاتد حرکت می‎کنند، اما برای آن که جذب آند نشوند توسط پرتویی از الکترون‎ها مورد تابش قرار می‎گیرند و سپس با خروج از پیشرانه، موجب حرکت موشک می‎شوند.

هرچند پیشرانه‎های نسل قبل، کار خود را به درستی انجام می‎دادند اما استفاده از الکترودهای فیزیکی، هزینه و استهلاک بالایی را در پی داشت، بنابراین دانشمندان مدل جدیدی از پیشرانه‎ها را با استفاده از الکترود‎های مجازی طراحی کردند.
دراین طرح، از اجتماع الکترون‎ها که توسط میدان مغناطیسی به دام افتاده بودند، کاتد به صورت مجازی تشکیل می‎شود، از طرف دیگر به علت سنگین‌‎تر بودن یون‎ها از الکترون‎ها، آن‎ها در دام میدان مغناطیسی گرفتار نمی‎شوند و پس از خنثی شدن توسط پرتوی مغناطیسی، به سمت خروجی پیشرانه رفته و باعث حرکت موشک می‎شود.

طراحی قبلی پیشرانه‎های یونی قدم بزرگی در اجرای ماموریت‎های فضایی بود اما به دلیل استفاده از میدان مغناطیسی در کنار آند، زمان ماموریت‎های فضایی به ۱۰.۰۰۰ ساعت محدود می‎شد و حتی با این پیشرانه‎ها، سفر به مریخ نیز قابل اجرا نبود.

این موضوع باعث شد تا دانشمندان در مرکز تحقیقات فرانسه بر روی طرح‎های جدید این پیشرانه‎ها کار کنند، در قدم اول با تغییر دادن محل تولید کننده‎ی میدان مغناطیسی در بالای آند سعی بر بهبود زمان استفاده از پیشرانه داشتند، اما با تداخل میدان مغناطیسی منتشر شده از آند این امر محقق نشد.

در طرح دوم با تغییر محل لوله‎ی تولید کننده میدان مغناطیسی توانستند به هدف خود برسند و از تداخل امواج میدان مغناطیسی جلوگیری کنند که این تغییر باعث بهبود کارایی سیستم شد.
پیشرانه‎های یونی جدید با کاهش چشمگیر مصرف سوخت و در نتیجه وزن فضاپیما، باعث می‎شوند تا ماموریت‎های دورتر از مریخ نیز به راحتی قابل اجرا باشد.