火星への有人ミッションは、1億マイル以上の距離を数ヶ月にわたって移動する必要があり、従来の化学ロケットでは効率が悪く、重量も大きな課題となっていた。NASAは、電気推進技術を活用した革新的な代替策に注目しており、核エネルギーと組み合わせることで、推進剤の依存度を大幅に低減し、有人火星探査の実現に向けた道を開こうとしている。
今年初め、NASAはジェット推進研究所の特殊チャンバー内で次世代型プラズマ推進エンジンのプロトタイプを起動し、米国史上最高の出力レベルを達成したと発表した。新たに公開された映像では、中心部のタングステン電極が摂氏2,760度以上に加熱され、鮮やかな赤色に輝く様子が捉えられている。
このプロトタイプは「リチウム供給型磁気プラズマダイナミック（MPD）推進エンジン」と呼ばれ、高電流を用いてリチウムプラズマ（高温のイオン化リチウム粒子）を電磁的に加速させることで推力を生み出す。NASAの Psyche ミッションで使用されている他の電気推進システムとは異なり、このMPD推進エンジンはこれまで宇宙空間で実証されたことがない技術だ。にもかかわらず、科学者たちは1960年代からその可能性を研究してきた。
有人火星探査に向けたマイルストーン
NASAは、この最新のテストを「正しい方向への重要な一歩」と評価しており、今後10年以内の有人火星着陸を目指す計画を進めている。NASA長官のジャレッド・アイザックマン氏は声明で次のように述べた。「NASAは多くのプロジェクトに取り組んでおり、火星への有人探査を見失うことはありません。今回の推進エンジンの成功は、アメリカ人宇宙飛行士が火星に足を踏み入れるという目標に向けた確かな進展です」。「この推進システムは米国で初めて120キロワットという高出力で稼働し、NASAの Psyche 推進エンジンの約25倍の出力を達成しました。今後も戦略的な投資を続け、次の大きな飛躍につなげていきます」
この技術は、従来の化学推進と比較して、推進剤の使用量を90%削減できるほか、短期的な強力な推力ではなく、時間をかけて徐々に加速することで高速に到達することが可能だ。一方で、有人火星ミッションに必要な出力は2～4メガワットに達すると見込まれており、複数のMPD推進エンジンを23,000時間以上稼働させる必要があるという課題も残されている。
火星到達に向けた新たな選択肢
この技術は、例えばNASAの契約企業であるスペースX社の巨大なStarship二段式ロケットとは大きく異なるアプローチだ。Starshipは強力な化学推進を採用しているが、MPD推進エンジンは長期的な燃料効率と持続可能性に重点を置いている。今後、NASAはこの技術の実用化に向けたさらなる研究を進め、有人火星探査の実現に向けた道筋を描いていく。
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