Tuleviku kosmoseajam, mis aitaks NASA lennul Marsini

Njuuton võrdub jõuga, mis annab kehale massiga 1 kg jõu mõjumise suunas kiirenduse 1 m/s². Kiirendust on aga kõvasti vaja, kui vaja rakette Päikesesüsteemi välimiste planeetideni või veelgi kaugemate tähtedeni saata.

Nüüd teatab NASA, et futuristlike nn Halli efekti ioonajamite arendustöös on jõutud rekorditeni, kui tõukejõuks saavutati 5,5 njuutonit. Varasemaks, üldse kõigi plasmamootorite rekordiks oli 3,3 njuutonit.

Ioonajamid on eriti paljutõotavad tuleviku kosmoserakettide jaoks, kuna nad võimaldavad pakkuda suurt tõukejõudu vähese kütusega. Teoorias peaks olema neid võimalik kasutada palju pikemat aega ja palju suuremate kiiruste saavutamiseks eriti avakosmoses, kuhu teatavasti palju kütust kaasa võtta ei saa, läbimist vajab aga lõpmatu ilmaruum.

Praegu kasutatakse ioonajamit ka NASA kosmosesondis Dawn, mis tiirleb kääbusplaneed Cerese orbiidil, aga selle lisatav tõukejõud on vaid 0,00009 njuutonit. Dawni ajam saab energiat aparaadi päikesepaneelidest, et ioniseerida kaasa võetud ksenoonkütust ja sellega aparaadile hoogu juurde anda. Kuid nn Halli efekti ajamid peaks olema palju võimsamad.

Halli efekt on füüsikaline nähtus, mille avastas ameeriklane Edwin Hall juba 1879. aastal ja sellega tekitatud elektrivälja peaks saama kasutada aparaatidele hoo lisamiseks ka kosmoselennunduses. Sellel põhinevaid ajameid hakati arendama juba 1960. aastatel, kuigi pikka aega olid selles vallas edukamad nõukogude teadlased.

Aleksei Morozovi välja töötatud Halli efekti ioonajam lisati juba 1971. aastal teele saadetud Meteoor-sarja kosmosesondile, samas kui ameeriklased tegelesid pigem teistsuguste ioonajamitega. Venelaste tööd said läänes laiemalt tuttavaks alles 1992. aastal.

Nagu märgitud, on seni kosmoselendudel kasutatavad ioonajamid ikka veel liiga nõrgad. Esimesena võimaldas just ioonajam aastail 1998-2001 kosmosesondil Deep Space 1 lennata mööda kahest asteroidist. Selle ioonajami tõukejõuks oli vaid 92 millinjuutonit, aga kiirust võimaldas lisada just ajami kasutamine pikema perioodi jooksul.

Võrdluseks ka soomlase Pekka Janhuneni kavandatud päikesepuri, mida üritati testida meie tehiskaaslasel EstCube-1 ja mida nüüd testitakse Soome tehiskaaslasel Aalto-1. Selle päikesepurjega peaks saavutama tõukejõuks 0,5 njuutonit, kasutades ära päikesest pärit laetud osakesi. Katsetusi on tehtud ka elektromagnetajamiga EmDrive, millega on saavutatud tõukejõuks 1,2 njuutonit.

Deep Space 1 maksimumkiiruseks arvestati enne sellega ühenduse kadumist 16 200 km/h. Dawn ületas selle rekordi juba 2010. aastal, viimati oli kiiruseks juba 39 900 km/h enne kui ta Cerese orbiidile asetus.

Kõigi aegade rekordiks kosmoses peaks aga olema Jupiteri juurde saadetud sondi Juno tavapäraste keemiliste mootoritega saavutatud kiirus 265 000 km/h. Sellised mootorid kasutavad vedelkütuse – hüdrasiini (N₂H₄) keemilist reaktsiooni, et aparaadile tõukejõudu anda.

Ka Päiksesesüsteemist välja lendavad aparaadid Voyager 1 ja Voyager 2 kasutavad kütusena hüdrasiini, selle varudest peaks jätkuma vastavalt 2040. ja 2034. aastani. Samal ajal saavad aparaatide seadmed oma tööks vajalikku elektrienergiat tuumakütusest plutoonium-238. Paraku, millalgi 2020. aasta järel peaks need seadmed kütusepuudusel juba üles ütlema.