X3 est un puissant propulseur ionique qui pourrait un jour propulser les humains au-delà de la Terre. Le propulseur a été testé avec succès il y a quelques mois, et pourrait être sélectionné par la NASA comme élément crucial du système de propulsion pour les futures missions sur Mars.

X3 est un propulseur à effet Hall, un type de propulseur ionique dans lequel le propulseur (le plus souvent le xénon) est accéléré par des champs électriques et magnétiques. De tels propulseurs sont plus sûrs et plus économes en carburant que les moteurs utilisés dans les fusées chimiques traditionnelles. Cependant, ils offrent actuellement une poussée et une accélération relativement faibles. Par conséquent, les ingénieurs travaillent toujours pour les rendre plus puissants.

Près de 31,5 pouces (80 centimètres) de diamètre et pesant environ 507 livres. (230 kilogrammes), X3 est un propulseur imbriqué à trois canaux conçu pour fonctionner à des niveaux de puissance allant jusqu'à 200 kW. Le propulseur est développé conjointement par l'Université du Michigan (U-M), La NASA et l'US Air Force. Le projet est financé par l'intermédiaire du partenariat NextSTEP de la NASA sur les technologies spatiales pour l'exploration.

En juillet et août 2017, le propulseur X3 a battu des records de performances lors des tests effectués au centre de recherche Glenn de la NASA. Il a produit 5,4 newtons de force par rapport au précédent record de 3,3 newtons, a doublé le record de courant de fonctionnement (250 ampères contre 112 ampères) et a fonctionné à une puissance légèrement supérieure (102 kW contre 98 kW).

"Notre test a été un énorme succès. Nous avons tous les deux pu faire fonctionner le propulseur à pleine puissance, démontrant qu'il a bien fonctionné, et trouver quelques problèmes à régler pour l'année prochaine. Ils étaient tous mineurs et faciles à réparer, mais ils auraient pu être problématiques si nous les avions trouvés lors de notre tentative de 100 heures, " a déclaré Scott Hall du Plasmadynamics and Electric Propulsion Laboratory à U-M dans une interview avec Astrowatch.net.

Le prochain test des 100 heures est prévu pour le printemps 2018. Au cours de cette campagne de tests, le propulseur X3 sera intégré au système de traitement de puissance d'Aerojet Rocketdyne.

Hall a noté que les récents tests avec le X3 ont été conçus pour être un test de réduction des risques pour notre test de 100 heures pour le programme NextSTEP de la NASA.

"Nous voulions tout secouer - le propulseur, l'équipement auxiliaire, et l'installation de vide - avant de tenter notre course de 100 heures, qui est censé être à 100 kW, " dit Hall.

X3 est l'un des trois prototypes de moteurs qui pourraient être sélectionnés par la NASA pour propulser les futures missions habitées vers Mars. Les scientifiques estiment qu'une telle mission humaine sur la planète rouge nécessitera un système de propulsion fonctionnant au moins 200 kW.

Étant donné que le X3 dispose de la plus grande capacité d'étranglement de tous les propulseurs Hall à ce jour, sept configurations de tir et puissances allant de 2 à 200 kW, ce pourrait être le meilleur choix pour devenir un élément fondamental des engins spatiaux transportant des astronautes au-delà de la Terre.

"Le X3 a le potentiel d'être très critique pour les prochaines missions en équipage sur Mars. La raison en est que le X3 est un propulseur très flexible avec une large plage d'étranglement, " a noté Hall.

Il a ajouté qu'à des niveaux de puissance inférieurs (comme un seul propulseur X3), le X3 est idéal pour déplacer beaucoup de marchandises de manière très efficace. Ces types de missions partiraient probablement avant les astronautes et livreraient du fret à la planète avant leur arrivée, puis retournez sur Terre pour recharger pour la prochaine mission.

Par ailleurs, à des niveaux de puissance plus élevés (plus de 600 kW, quelques X3 regroupés), le X3 a le potentiel de transporter des astronautes sur Mars.

"La NASA n'a pas décidé exactement à quoi elle veut ressembler pour ses missions sur Mars, mais de nombreuses études ont été menées sur différentes manières d'utiliser une propulsion électrique de 100 à 300 kW comme le X3, et même jusqu'à 800 kW lorsque les panneaux solaires deviennent plus puissants, " dit Hall.

Notamment, des études ont montré qu'autour de la barre des 600-700 kW, la propulsion électrique de grande puissance comme le X3 devient aussi rapide que la propulsion chimique traditionnelle, mais est beaucoup plus efficace. Cette efficacité pourrait être décisive lorsque la NASA choisira les moteurs de sa future mission vers Mars ou d'autres corps célestes du système solaire.

"Le X3 a été financé à l'origine par l'US Air Force, pas la NASA, qui s'intéressent aux propulseurs comme le X3 pour déplacer très rapidement des objets lourds en orbite terrestre. Le X3 peut être utilisé dans ce genre d'applications comme rapide, transferts efficaces de l'orbite terrestre basse (LEO) à l'orbite géostationnaire (GEO), ainsi que le transport de fret et d'équipage vers un grand nombre de cibles intéressantes, y compris les astéroïdes géocroiseurs et les lunes de Mars, ainsi que Mars lui-même. Il pourrait aussi potentiellement être utilisé sur des missions dans l'espace lointain, bien que vous ayez probablement besoin d'énergie nucléaire pour ceux-là, car l'énergie solaire diminue si rapidement, " a conclu Hall.