X3 är en kraftfull jonpropeller som en dag kan driva människor bortom jorden. Thrusteren testades framgångsrikt för några månader sedan, och skulle kunna väljas av NASA som en avgörande komponent i framdrivningssystemet för framtida Mars -uppdrag.

X3 är en Hall-effektpropeller-en typ av jonpropeller där drivmedlet (oftast xenon) accelereras av elektriska och magnetiska fält. Sådana thrusterar är säkrare och mer bränsleeffektiva än motorer som används i traditionella kemiska raketer. Dock, de erbjuder för närvarande relativt låg dragkraft och acceleration. Därför, ingenjörer arbetar fortfarande med att göra dem mer kraftfulla.

Nästan 31,5 tum (80 centimeter) i diameter och väger cirka 507 pund. (230 kilo), X3 är en trekanals kapslad thruster som är konstruerad för att fungera vid effektnivåer upp till 200 kW. Thrusteren utvecklas gemensamt av University of Michigan (U-M), NASA och det amerikanska flygvapnet. Projektet finansieras genom NASAs Next Space Technologies for Exploration Partnership (NextSTEP).

I juli och augusti 2017 slog X3 -thrusteren rekord i prestanda under tester som utfördes på NASA Glenn Research Center. Den producerade 5,4 newton kraft jämfört med tidigare rekord på 3,3 newton, fördubblade driftsrekordet (250 ampere mot 112 ampere) och körde med en något högre effekt (102 kW mot 98 kW).

"Vårt test var en enorm framgång. Vi kunde båda driva thrusteren upp till full effekt, visar att det fungerade bra, och hitta några problem att lösa inför nästa år. De var alla mindre och lätta att fixa, men de kunde ha varit problematiska om vi hittade dem under vårt 100-timmarsförsök, "sa Scott Hall från Plasmadynamics and Electric Propulsion Laboratory vid U-M i en intervju med Astrowatch.net.

Det kommande 100-timmars testet är planerat till våren 2018. Under denna testkampanj, X3 -thruster kommer att integreras med Aerojet Rocketdynes kraftbehandlingssystem.

Hall noterade att de senaste testerna med X3 var utformade för att vara ett riskminskningstest för vårt 100-timmars test för NASAs NextSTEP-program.

"Vi ville skaka ner allt - thrusteren, hjälputrustning, och vakuumanläggningen-innan vi försöker vår 100-timmars körning, som ska vara på 100 kW, "Sa Hall.

X3 är en av tre prototypmotorer som NASA kan välja för att driva framtida bemannade uppdrag till Mars. Forskare uppskattar att ett sådant mänskligt uppdrag till den röda planeten kommer att kräva ett framdrivningssystem som kör minst 200kW.

Med tanke på att X3 har den största strypningsförmågan hos någon Hall -thruster hittills, sju eldningskonfigurationer och effektnivåer från 2 till 200 kW, det kan vara det bästa valet att bli en grundläggande komponent i rymdfarkoster som bär astronauter bortom jorden.

"X3 har potential att vara mycket kritisk för kommande Mars -uppdrag med bemanning. Anledningen är att X3 är en mycket flexibel thruster med ett stort strypintervall, "Konstaterade Hall.

Han tillade att vid lägre effektnivåer (som en enda X3 -thruster), X3 är utmärkt för att flytta mycket last mycket effektivt. Dessa typer av uppdrag skulle förmodligen lämna före astronauterna och leverera last till planeten innan de anländer, flyga sedan tillbaka till jorden för att ladda om för nästa uppdrag.

Vidare, vid högre effektnivåer (över 600 kW, några X3s samlade ihop), X3 har potential att bära astronauter till Mars.

"NASA har inte bestämt exakt hur det vill att deras Mars -uppdrag ska se ut, men många studier har gjorts för att se olika sätt att använda 100 till 300 kW elektrisk framdrivning som X3, och till och med så hög som 800 kW när solpaneler blir kraftfullare, "Sa Hall.

I synnerhet, studier har visat att runt 600-700 kW-märket, högeffekts elektrisk framdrivning som X3 blir lika snabb som traditionell kemisk framdrivning, men är mycket effektivare. Denna effektivitet kan vara avgörande när NASA kommer att välja motorer för framtida uppdrag till Mars eller andra himlakroppar i solsystemet.

"X3 finansierades faktiskt ursprungligen av United States Air Force, inte NASA, som är intresserade av thrusterar som X3 för att flytta tunga saker på jorden mycket snabbt. X3 kan användas i sådana applikationer som snabb, effektiv överföring av låg jord (LEO) till geostationär bana (GEO), samt last- och besättningstransporter till ett stort antal intressanta mål, inklusive asteroider nära jorden och Mars månar, liksom Mars själv. Det kan också potentiellt användas på djupa rymduppdrag, även om du förmodligen behöver kärnkraft för dem eftersom solenergi sjunker så snabbt, "Avslutade Hall.