X3 è un potente propulsore ionico che un giorno potrebbe spingere gli umani oltre la Terra. Il propulsore è stato testato con successo pochi mesi fa, e potrebbe essere selezionato dalla NASA come componente cruciale del sistema di propulsione per le future missioni su Marte.

X3 è un propulsore ad effetto Hall, un tipo di propulsore ionico in cui il propellente (più comunemente xeno) viene accelerato da campi elettrici e magnetici. Tali propulsori sono più sicuri e più efficienti dal punto di vista del consumo di carburante rispetto ai motori utilizzati nei tradizionali razzi chimici. Però, attualmente offrono una spinta e un'accelerazione relativamente basse. Perciò, gli ingegneri stanno ancora lavorando per renderli più potenti.

Quasi 31,5 pollici (80 centimetri) di diametro e un peso di circa 507 libbre. (230 chilogrammi), X3 è un propulsore annidato a tre canali progettato per funzionare a livelli di potenza fino a 200 kW. Il propulsore è sviluppato congiuntamente dall'Università del Michigan (U-M), NASA e US Air Force. Il progetto è finanziato attraverso la Next Space Technologies for Exploration Partnership (NextSTEP) della NASA.

A luglio e agosto 2017 il propulsore X3 ha battuto record di prestazioni durante i test effettuati presso il Glenn Research Center della NASA. Ha prodotto 5,4 newton di forza rispetto al precedente record di 3,3 newton, ha raddoppiato il record di corrente operativa (250 ampere contro 112 ampere) e ha funzionato a una potenza leggermente superiore (102 kW contro 98 kW).

"Il nostro test è stato un enorme successo. Siamo stati entrambi in grado di far funzionare il propulsore a piena potenza, dimostrando che si è comportato bene, e trovare alcuni problemi da risolvere per il prossimo anno. Erano tutti minori e facili da sistemare, ma avrebbero potuto essere problematici se li avessimo trovati durante il nostro tentativo di 100 ore, ", ha dichiarato Scott Hall del Plasmadynamics and Electric Propulsion Laboratory dell'UM in un'intervista con Astrowatch.net.

Il prossimo test di 100 ore è previsto per la primavera del 2018. Durante questa campagna di test, il propulsore X3 sarà integrato con il sistema di elaborazione della potenza di Aerojet Rocketdyne.

Hall ha notato che il recente test con l'X3 è stato progettato per essere un test di riduzione del rischio per il nostro test di 100 ore per il programma NextSTEP della NASA.

"Volevamo scuotere tutto:il propulsore, l'attrezzatura ausiliaria, e la struttura del vuoto, prima di tentare la nostra corsa di 100 ore, che dovrebbe essere a 100 kW, "Ha detto Sala.

X3 è uno dei tre prototipi di motori che potrebbero essere selezionati dalla NASA per alimentare future missioni con equipaggio su Marte. Gli scienziati stimano che una tale missione umana sul Pianeta Rosso richiederà un sistema di propulsione funzionante almeno a 200kW.

Dato che X3 presenta la più grande capacità di strozzamento di qualsiasi propulsore Hall fino ad oggi, sette configurazioni di accensione e livelli di potenza che vanno da 2 a 200 kW, potrebbe essere la scelta migliore per diventare un componente fondamentale della navicella spaziale che trasporta gli astronauti oltre la Terra.

"L'X3 ha il potenziale per essere molto critico per le prossime missioni su Marte con equipaggio. Il motivo è che l'X3 è un propulsore molto flessibile con un ampio raggio di strozzamento, "Ha osservato Sala.

Ha aggiunto che a livelli di potenza inferiori (come un singolo propulsore X3), l'X3 è ottimo per spostare molto carico in modo molto efficiente. Questi tipi di missioni probabilmente partirebbero prima degli astronauti e consegnerebbero il carico sul pianeta prima del loro arrivo, quindi torna sulla Terra per ricaricare per la prossima missione.

Per di più, a livelli di potenza superiori (oltre 600 kW, alcuni X3 raggruppati insieme), l'X3 ha il potenziale per trasportare gli astronauti su Marte.

"La NASA non ha deciso esattamente come saranno le sue missioni su Marte, ma sono stati fatti molti studi su diversi modi in cui potresti usare la propulsione elettrica da 100 a 300 kW come l'X3, e anche fino a 800 kW per quando i pannelli solari diventano più potenti, "Ha detto Sala.

In particolare, studi hanno dimostrato che intorno alla soglia dei 600-700 kW, la propulsione elettrica ad alta potenza come l'X3 diventa veloce quanto la tradizionale propulsione chimica, ma è molto più efficiente. Questa efficienza potrebbe essere decisiva quando la NASA sceglierà i motori per le future missioni su Marte o altri corpi celesti del sistema solare.

"L'X3 in realtà è stato originariamente finanziato dall'Aeronautica degli Stati Uniti, non la NASA, che sono interessati a propulsori come l'X3 per spostare oggetti pesanti sull'orbita terrestre molto rapidamente. L'X3 può essere utilizzato in quei tipi di applicazioni come veloce, trasferimenti efficienti dall'orbita terrestre bassa (LEO) all'orbita geostazionaria (GEO), così come il trasporto di merci ed equipaggi verso un numero enorme di obiettivi interessanti, compresi gli asteroidi vicini alla Terra e le lune di Marte, così come lo stesso Marte. Potrebbe anche essere potenzialmente utilizzato in missioni nello spazio profondo, anche se probabilmente hai bisogno di energia nucleare per quelli poiché l'energia solare diminuisce così rapidamente, "Ha concluso Sala.