Ketika datang ke masa depan penerokaan ruang angkasa, sejumlah teknologi baru sedang diselidiki. Terutama di antaranya adalah bentuk pendorong baru yang dapat mengimbangkan kecekapan bahan bakar dengan tenaga. Bukan sahaja enjin yang mampu mencapai daya dorong menggunakan lebih sedikit bahan bakar akan menjimatkan kos, mereka juga dapat membawa angkasawan ke destinasi seperti Marikh dan seterusnya dalam masa yang lebih singkat.
Di sinilah enjin seperti X3 Hall-effect thruster mula digunakan. Thruster ini, yang sedang dikembangkan oleh Pusat Penyelidikan Glenn NASA bersama dengan Angkatan Udara AS dan University of Michigan, adalah model peningkatan jenis pendorong yang digunakan oleh Subuh kapal angkasa. Semasa ujian baru-baru ini, tujahan ini memecahkan rekod sebelumnya untuk dorong kesan Hall, mencapai daya yang lebih tinggi dan daya tuju yang unggul.
Pemacu kesan-kesan telah mendapat perhatian oleh perancang misi dalam beberapa tahun kebelakangan ini kerana kecekapannya yang melampau. Mereka berfungsi dengan mengubah sejumlah kecil propelan (biasanya gas inert seperti xenon) menjadi plasma terisi dengan medan elektrik, yang kemudian dipercepat dengan cepat menggunakan medan magnet. Berbanding dengan roket kimia, mereka dapat mencapai kelajuan tertinggi menggunakan sebilangan kecil bahan bakar mereka.
Namun, cabaran utama setakat ini ialah membina dorong kesan Hall yang mampu mencapai tahap tujahan yang tinggi juga. Walaupun menjimatkan bahan api, enjin ion konvensional biasanya hanya menghasilkan sebahagian kecil daya tuju yang dihasilkan oleh roket yang bergantung pada bahan api pepejal. Oleh itu mengapa NASA telah mengembangkan model X3 thruster yang dinaikkan bersama dengan rakan kongsi.
Perkembangan thruster telah diawasi oleh Alec Gallimore, seorang profesor kejuruteraan aeroangkasa dan Robert J. Vlasic Dekan Kejuruteraan di University of Michigan. Seperti yang ditunjukkannya dalam kenyataan akhbar Michigan News baru-baru ini:
"Misi Mars berada di cakrawala, dan kita sudah tahu bahawa dorong Hall berfungsi dengan baik di ruang angkasa. Mereka dapat dioptimumkan sama ada untuk membawa peralatan dengan tenaga minimum dan propelan selama setahun atau lebih, atau untuk kepantasan - membawa kru ke Mars lebih cepat. "
Dalam ujian baru-baru ini, X3 menghancurkan rekod tujahan sebelumnya yang ditetapkan oleh Hall thruster, mencapai kekuatan 5.4 newton berbanding dengan catatan lama 3.3 newton. X3 juga melipatgandakan arus operasi (250 ampere berbanding 112 ampere) dan berlari pada daya yang sedikit lebih tinggi daripada pemegang rekod sebelumnya (102 kilowatt berbanding 98 kilowatt). Ini adalah berita yang menggembirakan, kerana ini bermaksud bahawa enjin dapat memberikan pecutan yang lebih cepat, yang bermaksud waktu perjalanan yang lebih pendek.
Ujian ini dilakukan oleh Scott Hall dan Hani Kamhawi di Pusat Penyelidikan NASA Glenn di Cleveland. Walaupun Hall adalah pelajar kedoktoran dalam bidang kejuruteraan aeroangkasa di U-M, Kamhawi adalah saintis penyelidikan NASA Glenn yang telah banyak terlibat dalam pengembangan X3. Sebagai tambahan, Kamhawi juga mentor Hall NASA, sebagai sebahagian daripada NASA Space Technology Research Fellowship (NSTRF).
Ujian ini adalah kemuncak penyelidikan lebih dari lima tahun yang berusaha memperbaiki reka bentuk Hall-effect terkini. Untuk menjalankan ujian, pasukan bergantung pada ruang vakum NASA Glenn, yang kini merupakan satu-satunya ruang di AS yang dapat menangani pendorong X3. Hal ini disebabkan oleh jumlah ekzos yang dihasilkan oleh thruster, yang dapat mengakibatkan xenon terionisasi kembali ke plume plasma, sehingga menyimpang hasil ujian.
Penyediaan NASA Glenn adalah satu-satunya dengan pam vakum yang cukup kuat untuk mewujudkan keadaan yang diperlukan untuk menjaga kebersihan ekzos. Hall dan Kamhawi juga harus membangun dorong tujahan khusus untuk menyokong bingkai 227 kg (500 paun) X3 dan menahan kekuatan yang dihasilkannya, kerana pendirian yang ada tidak sesuai dengan tugas. Setelah memperoleh tetingkap ujian, pasukan meluangkan masa selama empat minggu untuk menyiapkan pendirian, pendorong, dan membuat semua hubungan yang diperlukan.
Selama ini, penyelidik, jurutera dan juruteknik NASA sentiasa bersedia memberikan sokongan. Setelah 20 jam mengepam untuk mencapai vakum seperti ruang di dalam ruang, Hall dan Kamhawi melakukan serangkaian ujian di mana mesin akan dipecat selama 12 jam lurus. Selama 25 hari, pasukan ini membawa X3 ke tahap pemecahan rekod, tahap semasa dan tujahannya.
Ke depan, pasukan merancang untuk melakukan lebih banyak ujian di makmal Gallimore di U-M menggunakan ruang vakum yang ditingkatkan. Peningkatan ini adalah jadual yang akan diselesaikan pada Januari 2018, dan akan membolehkan pasukan melakukan ujian di masa hadapan secara dalaman. Peningkatan ini dapat dicapai berkat pemberian $ 1 juta USD, yang disumbangkan sebahagiannya oleh Pejabat Penyelidikan Ilmiah Angkatan Udara, dengan sokongan tambahan yang diberikan oleh Jet Propulsion Laboratory dan U-M.
Bekalan kuasa X3 juga dikembangkan oleh Aerojet Rocketdyne, pengeluar roket dan peluru berpandu berasaskan Sacramento yang juga merupakan peneraju pemberian sistem pendorong dari NASA. Menjelang musim bunga 2018, enjin dijangka disatukan dengan sistem kuasa ini; pada ketika itu, satu siri ujian 100 jam yang sekali lagi akan dijalankan di Pusat Penyelidikan Glenn.
X3 adalah salah satu daripada tiga prototaip yang NASA sedang selidiki untuk misi kru ke Marikh masa depan, yang semuanya bertujuan untuk mengurangkan masa perjalanan dan mengurangkan jumlah bahan bakar yang diperlukan. Di samping menjadikan misi seperti ini lebih menjimatkan, masa transit yang berkurang juga bertujuan untuk mengurangkan jumlah radiasi yang akan didedahkan oleh angkasawan ketika mereka melakukan perjalanan antara Bumi dan Marikh.
Projek ini dibiayai melalui Next Space Technologies for Exploration Partnership (Next-STEP) NASA, yang menyokong bukan sahaja sistem pendorong tetapi juga sistem habitat dan pembuatan dalam ruang.
