Іонний двигун NASA для польотів на Марс пройшов перше випробування: результати вражають

Як працює нова силова установка?

Фахівці NASA з Лабораторії реактивного руху (JPL) провели серію випробувань нового типу іонного двигуна, який у перспективі може швидше доставити астронавтів на Марс. Йдеться про літієвий магнітоплазмодинамічний (MPD) прискорювач, що суттєво відрізняється від традиційних хімічних ракетних двигунів. Замість спалювання палива такі установки використовують електромагнітні поля для розгону іонів – заряджених атомів – і викидають їх через сопло, створюючи тягу. Цей метод часто називають "електричною тягою", пише Space.

Основна перевага іонних двигунів полягає в їхній неймовірній економічності. Вони споживають на 90 відсотків менше палива, ніж хімічні аналоги, що дозволяє значно зменшити масу космічного корабля та здешевити запуск.

Хоча на старті такі двигуни працюють повільно, вони здатні поступово нарощувати швидкість до величезних значень. Наприклад, іонний двигун місії Psyche, який зараз вважається найпотужнішим у космосі, здатен розігнати апарат до 200 000 кілометрів на годину. Проте новий літієвий прототип залишив ці показники далеко позаду.

Під час випробувань, які відбулися ще 24 лютого у спеціальній 8-метровій вакуумній камері під назвою Comet (Condensable Metal propellant), установка продемонструвала потужність у 120 кіловатів. Це у 25 разів більше, ніж можливості двигуна місії Psyche.

Кадр з відеоматеріалу випробування нового двигуна / NASA/JPL

Проєктування та будівництво цих двигунів протягом останніх кількох років було тривалою підготовкою до цього першого випробування. Це величезний момент для нас, тому що ми не тільки показали, що двигун працює, а й досягли рівнів потужності, на які ми орієнтувалися. І ми знаємо, що маємо хорошу випробувальну базу, щоб почати вирішувати проблеми масштабування,
– прокоментував у заяві NASA старший науковий співробітник JPL Джеймс Полк, який працює над іонними двигунами ще з 1990-х років.

Результати тестування підтверджують амбітні плани космічного агентства. Адміністратор NASA Джаред Айзекман у своїй офіційній заяві наголосив на історичній важливості події: "Це перший випадок у Сполучених Штатах, коли електрична силова установка працювала на таких високих рівнях потужності, досягаючи 120 кіловатів. Ми продовжуватимемо робити стратегічні інвестиції, які наблизять цей наступний гігантський стрибок".

Коротка презентація нового двигуна від NASA: дивіться відео

Які плани щодо нового двигуна?

Подальша стратегія вчених передбачає поступове збільшення потужності до 500 кіловатів або навіть одного мегавата у найближчі роки. Кінцева мета – створення систем потужністю до чотирьох мегават, де кілька таких двигунів зможуть забезпечити переліт пілотованого корабля до Марса.

Головні виклики

Одним із головних викликів залишається джерело енергії. Попередні іонні місії покладалися на сонячні панелі, але цей метод неефективний у далекому космосі, де сонячного світла замало. Саме тому NASA паралельно працює над проєктом Space Reactor-1 Freedom – компактним ядерним реактором поділу, який планують запустити до кінця 2028 року. Поєднання ядерної енергії та літієвих MPD-двигунів вважається ключем до першої висадки людини на Червону планету.

Трохи історії іонних двигунів

Варто нагадати, що іонні двигуни використовуються в космосі ще з 1960-х років, проте справжній прорив стався у 1998 році з місією Deep Space 1, яка вперше вивела цю технологію за межі навколоземної орбіти.

З того часу іонну тягу успішно застосовували в місіях Dawn (до астероїдів Церера та Веста), Hayabusa2 (Японія), DART та BepiColombo (Європа), що прямує до Меркурія.

Нове досягнення з літієвим паливом може стати тим самим "гігантським стрибком", який виведе людство за межі місячної орбіти.

Вам буде цікаво дізнатися: які плани будує людство щодо Марса і як воно їх реалізує

Людство вже давно поглядає на Марс не просто як на сусідню планету, а як на потенційну другу домівку. Сьогодні кілька країн і приватних компаній одночасно реалізують амбітні плани – від роботизованих місій до мрій про пілотовані польоти та колонізацію.

NASA: від роверів до людини на Марсі

В опублікованому плані NASA зосереджується на майбутньому марсіанської програми, реалізуючи все більш складні наукові місії та готуючись до відправлення людей на Червону планету. Поки що американське агентство діє поетапно: спочатку – Місяць, потім – Марс.

У рамках програми Artemis космічне агентство відправляє астронавтів на Місяць з метою наукових відкриттів, економічних вигод та закладання фундаменту для першої пілотованої місії на Марс. Паралельно NASA запустило місію ESCAPADE, яка досліджуватиме марсіанське магнітне поле. Після виходу на старт вікна 2026 року місія ESCAPADE з двома ідентичними супутниками вивчатиме, як космічна погода впливає на марсіанську магнітосферу та як Марс втратив свою щільну атмосферу.

Ці дані є критично важливими для планування довгострокового перебування людей на планеті. Водночас програму NASA з повернення марсіанського ґрунту (Mars Sample Return) фактично скасовано: вона не отримала фінансування у бюджеті на 2026 рік.

SpaceX: великі амбіції і реальні корективи

Найгучніші плани щодо Марса належать SpaceX і її засновнику Ілону Маску. Маск роками розповідає про захоплюючі перспективи. Раніше він оцінював шанси досягти вікна запуску 2026 – 2027 роках у 50% за умови успішного відпрацювання орбітальної дозаправки. Якби це вікно було пропущено, наступну спробу планувалося здійснити через два роки. У разі успіху у 2026 – 2027 роках компанія планувала близько 20 місій у 2028 – 2029 роках, 100 місій у 2030 – 2031 роках і до 500 місій до 2033 року.

Проте на початку 2026 року плани змінилися. У лютому 2026 року Маск оголосив про затримку марсіанських амбіцій SpaceX приблизно на п'ять – сім років, щоб зосередитися на місячних місіях. Окремі незалежні дослідники й раніше ставили під сумнів реалістичність цих планів: дослідження, опубліковане в журналі Scientific Reports у 2024 році, дійшло висновку, що пілотована місія на Марс із використанням Starship є нездійсненною через низку фундаментальних інженерних обмежень.

Китай: системна і методична гонка

Найбільш конкретні та підкріплені технологічними успіхами плани сьогодні, мабуть, у Китаю. Після успіху місії Tianwen-1 у 2021 році, яка вперше дозволила Китаю висадити ровер на Марсі з першої спроби, КНР рухається далі. Головна ціль – місія Tianwen-3, перше в історії людства повернення зразків марсіанського ґрунту на Землю. Місія запланована на 2028 рік і має на меті доставити на Землю не менше 500 грамів марсіанського ґрунту приблизно до 2031 року.

Місія передбачає три методи збору зразків: зішкрібання поверхневого ґрунту, глибоке буріння і захоплення зразків за допомогою дрона. Буріння на глибину двох метрів стане світовим рекордом. Технологічні розробки вже досягли значного прогресу, включаючи забір зразків на поверхні Марса, зліт та підйом з поверхні планети, стикування на орбіті навколо Марса та системи планетарного захисту. Крім того, Китай відкрив місію для міжнародної співпраці: у березні 2025 року CNSA відкрила Tianwen-3 для потенційних міжнародних партнерів.

Усі на Марс

Таким чином, людство рухається до Марса одразу кількома паралельними шляхами. NASA будує системну наукову базу знань через роботизовані апарати й готується до пілотованих польотів через місячну програму Artemis. Китай планомірно розвиває технології й наближається до першого повернення марсіанського ґрунту. SpaceX мала найбільш агресивні строки, але перенесла свої марсіанські місії у зв'язку з переорієнтацією пріоритетів. Зрештою, Марс уже не є суто науковою задачею – це питання технологічної готовності, фінансування і, зрештою, людської волі.