Dorongan besar di ruang angkasa kini menjadi fokus utama NASA dalam mengejar misi berawak ke Mars. Uji prototipe kerja magnetoplasmadynamic atau MPD drive menunjukkan bahwa propulsi listrik tidak lagi hanya dipandang sebagai teknologi hemat energi, tetapi juga sebagai kandidat yang lebih serius untuk perjalanan antariksa jarak jauh.
Bagi Jet Propulsion Laboratory, nilai penting dari pengembangan ini ada pada skala dorongannya. Sistem seperti MPD drive dinilai berpotensi memberi tenaga jauh lebih besar daripada thruster listrik yang saat ini digunakan, sehingga lebih cocok untuk misi yang menuntut daya jelajah tinggi dan waktu tempuh panjang.
Lompatan dari thruster satelit ke kebutuhan antarplanet
Thruster listrik yang umum dipakai pada satelit bekerja dengan mendorong ion searah medan magnet. Freedom, sistem yang sedang dikembangkan NASA, memakai pendekatan serupa tetapi dalam skala yang lebih besar dengan generator besar untuk membentuk medan propulsi yang lebih kuat.
Daya dorongnya memang tetap kecil jika dibandingkan roket kimia. Namun, keunggulannya ada pada operasi jangka panjang dan panas yang dihasilkan nyaris tidak ada, sehingga sistem ini menarik untuk perjalanan ruang angkasa yang memakan waktu lama.
MPD drive membawa pendekatan itu ke level yang lebih ekstrem. Sistem ini tidak hanya mempercepat ion, tetapi juga memaksa propelan membentuk plasma, dengan ruang reaksi yang dapat mencapai suhu lebih dari 2.000 derajat Celsius.
Uji di atas 120 kW dan target megawatt
Tim Jet Propulsion Laboratory menyebut prototipe MPD drive sudah diuji pada daya lebih dari 120 kW. Setelah tahap itu, target berikutnya adalah menaikkan skala ke satu megawatt atau lebih, yang dianggap lebih mendekati kebutuhan misi antarplanet berawak.
Perbandingan dengan sistem yang sudah beroperasi menunjukkan jarak teknologi yang masih harus ditempuh. Thruster listrik terkuat yang saat ini dipakai berada di kisaran 4–5 kW pada wahana Psyche milik NASA, sedangkan Freedom ditargetkan mencapai sekitar 20 kW.
NASA Jet Propulsion Laboratory menilai misi berawak ke Mars mungkin memerlukan daya dorong 2 hingga 4 megawatt. Kebutuhan sebesar itu masih mungkin dicapai dengan menggabungkan sejumlah drive berbasis litium-metal dalam konfigurasi yang masuk akal.
Litium metal jadi pembeda utama
MPD drive memakai uap logam litium sebagai propelan, bukan xenon yang lebih umum digunakan pada thruster listrik. Pilihan ini menjadi pembeda penting karena imbalannya adalah gaya dorong yang bisa berkali-kali lipat lebih besar.
Pendekatan tersebut memang tidak dirancang untuk menyaingi roket kimia dalam semburan dorong sesaat. Mesin roket konvensional tetap mampu menghasilkan puluhan gigawatt thrust, jauh melampaui kemampuan sistem listrik mana pun.
Justru karena itu, propulsi listrik diarahkan untuk peran berbeda. Teknologi ini lebih unggul ketika harus bekerja lama dan stabil, bukan ketika harus meledakkan dorongan besar dalam waktu singkat.
Daya tahan dan kebutuhan energi ikut jadi ujian
NASA memperkirakan drive yang layak untuk Mars harus mampu beroperasi lebih dari 23.000 jam agar misi berawak dapat kembali dengan selamat. Angka itu menunjukkan bahwa tantangan utamanya bukan hanya dorongan, tetapi juga ketahanan sistem dalam operasi yang sangat panjang.
Kebutuhan daya yang besar juga membuat tenaga nuklir ikut masuk dalam pembahasan propulsi listrik masa depan. Dalam konteks itu, pengembangan SR-1 Freedom disebut sebagai upaya untuk menggerakkan rancangan thruster ion canggih dengan reaktor nuklir.
Dengan tenaga sebesar itu, NASA menilai sistem listrik masa depan bisa memberi daya puluhan hingga ratusan kali lebih besar dibanding thruster ion konvensional. Karena alasan inilah propulsi listrik semakin dipandang penting untuk misi antariksa yang lebih ambisius.
NASA juga terlihat semakin terbuka menampilkan teknologi yang sedang dikerjakan. Sinyal itu memperlihatkan arah investasi jangka panjang yang tengah dibangun untuk sasaran utama, yakni mengirim manusia ke Mars.
