عندما يتعلق الأمر بالجيل القادم من استكشاف الفضاء ، يتم التحقيق في عدد من التقنيات الرئيسية. بالإضافة إلى المركبات الفضائية والقاذفات التي ستتمكن من إرسال رواد فضاء أبعد إلى النظام الشمسي ، تبحث وكالة ناسا ووكالات الفضاء الأخرى أيضًا في وسائل جديدة للدفع. مقارنة بالصواريخ التقليدية ، فإن الهدف هو إنشاء أنظمة توفر دفعًا موثوقًا به مع ضمان كفاءة الوقود.
تحقيقا لهذه الغاية ، اقترن ناسا مع Aerojet Rocketdyne ، وهي شركة مقرها كاليفورنيا لتصنيع الصواريخ والدفع الصاروخي ، لتطوير دافع تأثير الطاقة الشمسية الشمسية (SEP) Hall. المعروفة باسم نظام الدفع الكهربائي المتقدم (AEPS) ، أكملت الشركة مؤخرًا اختبارًا ناجحًا مبكرًا لتكامل الأنظمة على هذا الدافع ، والذي سيمكن بعثات استكشاف الفضاء البعيد وكذلك المساعي التجارية.
تم إجراء الاختبار في مركز أبحاث Glenn التابع لوكالة ناسا وركزت على وحدة تزويد التفريغ (DSU) ووحدة معالجة الطاقة (PPU) ، والتي تم دمجها مع محرك تطوير وكالة ناسا ثم تم اختبارها في غرفة فراغ حراري. أثبت الاختبار أن النظام يمكنه تغطية الطاقة بكفاءة ، وتحويل الطاقة الشمسية إلى دفع بينما ينتج الحد الأدنى من الحرارة المفقودة.
كما قالت إيلين دريك ، الرئيس التنفيذي ورئيس Aerojet Rocketdyne ، في بيان صحفي للشركة:
"كانت وحدة تزويد التفريغ AEPS الخاصة بنا تعمل بشكل استثنائي ، مما أدى إلى تحسينات كبيرة في كفاءة التحويل مهمة للبعثات الصعبة في المستقبل. هذه النتائج هي شهادة على تركيز فريق Aerojet Rocketdyne وتفانيه في تطوير أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا في مجال التكنولوجيا الفضائي الحساس. "
تعتمد SEP ، تمامًا مثل الدفع باستخدام تأثيرات Hall Hall التقليدية ، على مجال كهربائي لتأين وتسريع الوقود (في معظم الحالات ، غاز نبيل مثل زينون). في حالة SEP ، يتم توليد الكهرباء اللازمة بواسطة الخلايا الكهروضوئية (المعروفة أيضًا بالألواح الشمسية). ومن الفوائد المباشرة لهذا النوع من النظام أنه يمكن أن يوفر دفعًا مماثلًا لنظام الدفع الكيميائي التقليدي ، ولكن باستخدام عُشر مادة الدفع.
باستخدام نظام دافع 10 كيلووات SEP و 425 كجم (937 رطل) من دافع الزينون ، فجر كانت المركبة الفضائية قادرة على الوصول إلى سرعة قصوى تبلغ 41،260 كم / ساعة (ميل / ساعة). تضمن هذا الاختبار الأخير نظامًا بقوة 13 كيلووات ، وتخطط Aerodyne لزيادة ذلك في السنوات القادمة. على سبيل المثال ، من المخطط استخدام نظام دفع بقوة 50 كيلووات SEP للاستخدام على بوابة Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) المقترحة من وكالة ناسا - والمعروفة سابقًا باسم بوابة الفضاء العميق.
ستعمل هذه المحطة الفضائية ، التي سيتم بناؤها في مدار حول القمر ، على تسهيل المهام المستقبلية إلى سطح القمر ، بالإضافة إلى العمل كنقطة انطلاق للمهمات الطاقم الأولى إلى المريخ ، وأعمق في النظام الشمسي. كما أشار دريك:
"من خلال البقاء في طليعة تكنولوجيا الدفع ، وضعنا أنفسنا في دور رئيسي ليس فقط في العودة إلى القمر ، ولكن أيضًا في أي مبادرة مستقبلية لإرسال الأشخاص إلى المريخ. AEPS هي طليعة الجيل القادم من استكشاف الفضاء العميق ويسعدنا أن نكون في الصاري. "
مع اكتمال هذا الاختبار الأخير ، سينتقل الفريق الآن إلى مرحلة الانتهاء من التصميم والتحقق ، والتي ستتبعها مراجعة التصميم الحرجة (CDR) - حيث سيتم الانتهاء من تصميم محرك الدفع وتطهيره للإنتاج. إذا سارت الأمور كما هو مخطط لها ، فإن نسخة 50 كيلوواط من هذا النظام ستكون بمثابة عنصر القوة والدفع (PPE) على بوابة منصة المدار القمري (LOP-G).
بالإضافة إلى تطوير الجيل القادم من تقنية SEP لوكالة ناسا ، فإن Aerodyne مسؤولة أيضًا عن أنظمة الدفع التي تشغل مهمة المريخ والغلاف الجوي المتطاير (MAVEN) ، الأصول ، التفسير الطيفي ، تحديد الموارد ، الأمن ، Regolith Explorer (OSIRIS-REx) ) ، ومسبار باركر الشمسي الذي تم إطلاقه مؤخرًا.
في المجال التجاري ، تعد Aerojet Rocketdyne مسؤولة أيضًا عن الدفع الذي يعمل على تشغيل تحالف United Launch Alliance (ULA) أطلس الخامس صاروخ القنطور مركبة إطلاق المرحلة العليا ، ومحرك Crew Capsule Escape Solid Rocket Motor (CCE SRM) على متن Blue Origin’s شيبرد الجديد كبسولة. وتقوم الشركة أيضًا بتطوير الوقود الدافع الأخضر منخفض السمية كبديل لوقود الهيدرازين كجزء من مهمة ضخ الوقود الدافئ الأخضر (GPIM) التابعة لوكالة ناسا.
وعندما يحين وقت إرسال ناسا رواد فضاء إلى القمر وإجراء "رحلة إلى المريخ" ، فإن محركات Aerojet Rocketdyne ستلعب دورًا رئيسيًا. وتشمل هذه محركات RS-25 و RL-10 للمرحلة الأساسية والعلوية من نظام الإطلاق الفضائي (SLS) بالإضافة إلى محرك الغواصة في المركبة الفضائية Orion - وهو مكون رئيسي في نظام Orion's Launch Abort System (LAS).
إلى جانب الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام والطائرات الفضائية والصواريخ من مرحلة واحدة إلى المدار وغيرها من الأنظمة ، فإن نظام الدفع الكهربائي الشمسي يدور حول تنشيط استكشاف الفضاء مع تقليل التكاليف في نفس الوقت. من خلال الجمع بين الدفع الموثوق به وكفاءة استهلاك الوقود ، ستتيح أنظمة SEP تنفيذ مهام أصغر وأخف وأقل تكلفة ، مما يفتح فرصًا جديدة لاستكشاف الفضاء.
