مهروماه

سیستم‌های پیشرانش پیشرفته‌ برای به جلو راندن قابلیت‌های فضایی کلیدی هستند و یکی از انواع امیدوارکننده‌ترین پیشرانش‌ها، موتورهای یونی هستند. موتور یونی، رایج‌ترین نوع آن، زنون؛ با اضافه کردن الکترون یا گرفتن الکترون‌ها به حرکت درمی‌آید. این موتورهای یونی، نیرویی لازم برای پرواز یک ماهواره یا فضاپیما را فراهم می‌کنند.

علاوه بر این، موتورهای یونی بسیار پاک‌تر، ایمن‌تر و کارآمدتر از موتورهای استاندارد موشک هستند. با وجود این، هنوز هم به جهت مقدار سوختی که می‌توانند حمل کنند، محدود هستند. دانشمندان آژانس فضایی اروپا (ESA)، شرکت لهستانی QuinteScience و شرکت فضایی ایتالیایی SITAEL امیدوارند که این موتورها را تغییر دهند. این تیم با موفقیت یک موتور پیرانش یونی را آزمایش کردند که از یک روش به نام پیشرانش تنفس هوای الکتریکی (ABEP) استفاده می‌کرد. این بدان معنا است که موتور از هوا به‌عنوان سوخت استفاده می‌کند.

در حالی که پیشرانش تنفس هوای الکتریکی، ایده‌ی جدیدی نیست، نمونه اولیه‌ی این نوع موتور که توسط مهندسان و دانشمندان آژانس فضایی اروپا ساخته شده است، اولین سیستم پیشرانش در نوع خود است که مولکول‌های هوا را از لایه‌های فوقانی جو زمین می‌گیرد. سپس، به مولکول‌ها یک بار الکتریکی برای شتاب‌دهی می‌دهد و در نهایت مولکول‌های یونیزه را به فضا برمی‌گرداند. این تخریب یون‌ها باعث ایجاد نیروی تراست لازم برای به حرکت درآوردن وسایل نقلیه‌ی فضایی می‌شود. دانشمندان آژانس فضایی اروپا، پس از انجام برخی شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، تصمیم گرفتند که موتورهای خود را در دنیای واقعی آزمایش کنند.
این تیم از یک محفظه خلاء در مرکز آزمایشگاه SITAEL در ایتالیا، برای شبیه‌سازی شرایط ۲۰۰ کیلومتر بالای سطح زمین استفاده کردند. سپس با انجام برخی آزمایش‌ها، ثابت کردند که می‌توانند این موتور یونی را با استفاده از ترکیبات نیتروژن و اکسیژن به حرکت در بیاورند.

لوئیس والپوت، مهندس هوافضا از آژانس فضایی اروپا، گفت:

این بدین معناست که پیشرانش تنفس هوای الکتریکی دیگر صرفا یک نظریه نیست، بلکه یک مفهوم ملموس و کارآمد است که آماده ساخت است تا روزی به‌عنوان مفهوم پایه‌ای برای فضاپیماهای دیگر به کار گرفته شود.

سیستم پیشرانش تنفس هوای الکتریکی، ممکن است از برخی از موتورهای یونی دیگر در حال ساخت، از جمله X3 ناسا، قدرتمندتر نباشد، اما مزیت آن نسبت به موتورهای متداول، طول عمر بالای آن است. از آنجایی که موتورها  یونی سوخت را از هوا می‌گیرند، به طور بالقوه این توانایی را دارند که انسان را به فضاهای دوردست ببرند. وسیله‌ی نقلیه‌ای با موتور یونی می‌تواند از جو یک سیاره به جو سیاره‌ی دیگر برود و قبل از ادامه سفر خود دوباره سوخت‌گیری کند و مهم‌تر اینکه به جای حمل سوخت، هوا را تبدیل به سوخت کند.
البته، هر سفر طولانی، مدت زمان زیادی طول می‌کشد، اما حداقل پیشرانش تنفس هوای الکتریکی، توانایی رسیدن به سیارات دور را فراهم می‌کند. علاوه بر حمایت از ماموریت‌های دوردست در آینده، موتورهای تنفس هوای الکتریکی می‌توانند جایگزین برتری نسبت سیستم‌های پیشرانش فضاپیماهای فعلی شوند. موتورهای دیگر در نهایت سوخت‌شان تمام می‌شود. همچون ماهواره‌ی جستجوگر میدان گرانشی و گردش اقیانوسی یا جی‌او‌سی‌ای GOCE آژانس فضایی اروپا که پس از ماموریتی چهار ساله با اتمام سوختش از کار افتاد.

موتور یونی تنفس هوای آژانس فضایی اروپا می‌تواند وزن فضاپیما را به‌طور چشم‌گیری کاهش دهد که عامل محدودکننده‌ای برای پرتاب‌های فضایی است. به‌عنوان مثال، ماهواره‌ی GOCI، حدود ۴۰ کیلوگرم سوخت زنون را برای موتور خود حمل می‌کرد. برداشتن این محدودیت می‌تواند مزیت قابل‌توجهی برای این سیستم پیشرانش باشد. در حالی که این موتور قدرتمندترین سیستم پیشرانش نیست، اما دارای مزایای چشم‌گیری نسبت به طراحی‌های قدیمی‌تر است و در نهایت، این موتور می‌تواند تبدیل به سیستم نیروی محرکه‌ی مورد علاقه‌ی مهندسان فضاپیما شود.