دانشنامه تاریخی
موتورهای پلاسمایی به طور فزاینده‌ای برای تحقیقات فضایی و گسترش مرزهای بشریت در宇宙 اهمیت می‌یابند. آن‌ها عنصر کلیدی در ایجاد سیستم‌های propulsion کارآمدتر و قوی‌تر هستند که می‌توانند برای مقاصد متنوعی از جمله مأموریت‌های بین‌سیاره‌ای تا حمایت از ایستگاه‌های فضایی دائمی استفاده شوند. در دهه ۲۰۲۰ پیشرفت قابل توجهی در این زمینه حاصل شده است و در این مقاله به جنبه‌های اصلی موتورهای پلاسمایی، توسعه آن‌ها و آینده‌اش خواهیم پرداخت.
موتورهای پلاسمایی بر اساس اصولی عمل می‌کنند که امکان تولید نیروی محرکه را از طریق شتاب دادن به پلاسمای گازی یونیزه‌شده فراهم می‌آورد. برخلاف راکت‌های شیمیایی سنتی که از احتراق سوخت برای تولید قدرت استفاده می‌کنند، موتورهای پلاسمایی از انرژی الکتریکی برای یونیزه‌کردن گاز استفاده کرده و سپس آن را به سرعت شتاب می‌دهند و نیروی محرکه تولید می‌کنند.
چندین نوع موتور پلاسمایی وجود دارد، از جمله موتورهای یونی، موتورهای Hall-اثر و موتورهای پلاسمایی کنترل‌شده مغناطیسی. هر یک از آن‌ها کاربردها و مزایای خاص خود را دارند. به عنوان مثال، موتورهای یونی به دلیل کارایی بالای خود شناخته می‌شوند و قابلیت کار در مأموریت‌های طولانی را دارند، در حالی که موتورهای Hall-اثر طراحی ساده‌تری را ارائه می‌دهند و می‌توانند نیروی محرکه بیشتری را در زمان کوتاه‌تری فراهم کنند.
در چند سال گذشته توسعه موتورهای پلاسمایی به لطف بهبود مواد، ایجاد فناوری‌های تولید پلاسما قوی‌تر و ادغام سیستم‌های کنترل جدید تسریع شده است. پژوهشگران و مهندسان هدفشان ایجاد سیستم‌های کم‌حجم‌تر و کارآمدتر است که قادر به کار در شرایط سفرهای فضایی عمیق باشند.
یکی از مهم‌ترین دستاوردها ایجاد سیستمی است که می‌تواند نیروی محرکه بالایی را با هزینه‌های انرژی کمتر تولید کند. این دستاوردها به لطف معرفی فناوری‌های نیمه‌رسانا مدرن و بهبود سیستم‌های خنک‌کننده امکان‌پذیر شده است که همچنین پتانسیل موتورهای پلاسمایی را برای استفاده در شرایط تغییر دما و تابش افزایش می‌دهد.
یکی از امیدوارکننده‌ترین کاربردهای موتورهای پلاسمایی استفاده از آن‌ها در مأموریت‌های بین‌سیاره‌ای است. به دلیل کارایی بالای خود، موتورهای پلاسمایی می‌توانند زمان سفر به سیارات دیگر را به طور قابل توجهی کاهش دهند. به عنوان مثال، مأموریت به سیاره مریخ با استفاده از موتور پلاسمایی می‌تواند زمان کمتری نسبت به روش‌های سنتی بگیرد که این امر برای ایمنی فضانوردان و موفقیت مأموریت خود بسیار مهم است.
علاوه بر این، موتورهای پلاسمایی همچنین برای انجام مانورهای وسایل فضایی، مانند ماهواره‌ها و ایستگاه‌ها، در طول خدمات و تنظیم مدار آن‌ها مورد استفاده قرار خواهند گرفت. در مأموریت‌های موقتی، آن‌ها می‌توانند امکان مانورهای دقیق‌تری را در مقایسه با موتورهای شیمیایی سنتی فراهم کنند.
تعداد زیادی از سازمان‌های تحقیقاتی و شرکت‌های خصوصی در حال کار بر روی ادغام موتورهای پلاسمایی در پروژه‌های خود هستند. ناسا، آژانس فضایی اروپا و دیگر آژانس‌های فضایی به طور فعال به بررسی قابلیت‌های فناوری پلاسمایی مشغولند و آن‌ها را در برنامه‌های آینده خود گنجانده‌اند. به عنوان مثال، برنامه ناسا به نام "سیستم‌های پلاسمایی برای تحقیقات بین‌سیاره‌ای" به توسعه موتورها برای مأموریت‌های بین‌ستاره‌ای با قدرت و هزینه کمتر متمرکز است.
شرکت‌های خصوصی، مانند SpaceX و Blue Origin، نیز به استفاده از فناوری‌های پلاسمایی برای راکت‌ها و وسایل فضایی خود علاقه‌مند هستند، زیرا آن‌ها در تلاشند هزینه‌های پرتاب را کاهش داده و دامنه قابلیت‌های سیستم‌های حمل و نقل خود را گسترش دهند.
مانند هر فناوری دیگری، موتورهای پلاسمایی مزایا و معایب خاص خود را دارند.
مزایا:
معایب:
با توجه به روندهای کنونی و پیشرفت‌های فناوری، آینده موتورهای پلاسمایی امیدوارکننده به نظر می‌رسد. دانشمندان به پژوهش در مورد انواع جدید موتورهای پلاسمایی ادامه خواهند داد و فناوری‌های موجود را بهبود خواهند بخشید. ما می‌توانیم انتظار ظهور انواع جدید سیستم‌های محرکه را داشته باشیم که می‌توانند عصر جدیدی را در تحقیقات فضایی رقم بزنند.
احتمالاً در آینده نزدیک موتورهای پلاسمایی به استانداردی برای اکثر مأموریت‌های فضایی تبدیل خواهند شد و قابلیت اطمینان، کارایی و ایمنی را برای فضانوردان و محققانی که به جستجوی مرزهای جدید فضایی می‌پردازند، فراهم خواهند کرد.
موتورهای پلاسمایی یکی از امیدوارکننده‌ترین فناوری‌ها برای وسایل فضایی هستند. هر ساله آن‌ها به طور فزاینده‌ای پیشرفته‌تر می‌شوند و افق‌های جدیدی برای پژوهش سیارات، سیارک‌ها و سایر اجسام آسمانی گشوده می‌شود. کارایی، قدرت و قابل اعتماد بودن آن‌ها را به یک ضرورت در دنیای تحقیقات فضایی تبدیل می‌کند و ادامه توسعه آن‌ها آینده موفقی را برای بشریت در فضا تأمین خواهد کرد.