Kosmoseuuringute tuleviku osas uuritakse mitmeid uusi tehnoloogiaid. Nende hulgas on uued tõukejõu vormid, mis suudavad tasakaalustada kütusesäästlikkust võimsusega. Mitte ainult, et mootorid, mis suudavad saavutada väiksema kütusekuluga suure tõukejõu, poleks tasuvad, vaid suudaksid ka astronaute parimate sihtkohtadega marsruutida nagu Marss ja kaugemalgi.
See on koht, kus mängu tulevad sellised mootorid nagu X3 Halli efektiga tõukur. See tõukur, mida töötab välja NASA Glenni uurimiskeskus koos USA õhujõudude ja Michigani ülikooliga, on skaleeritud mudel sellistest tõukejõudest, mida Koit kosmoselaevad. Hiljutise katse ajal purustas see tõukejõud varasema Hall-efektiga tõukejõu rekordi, saavutades suurema võimsuse ja suurema tõukejõu.
Halli efektiga tõukejõud on viimastel aastatel pälvinud missioonide kavandajate poolehoiu nende äärmise tõhususe tõttu. Need funktsioneerivad väikestes kogustes raketikütuse (tavaliselt inertsed gaasid, näiteks ksenoon) muutmisel elektriväljadega laetud plasmaks, mida seejärel kiirendatakse magnetvälja abil. Võrreldes keemiliste rakettidega saavad nad tippkiiruse saavutada, kasutades vaid väikest osa oma kütusest.
Seni on suur väljakutse olnud Halli efektiga tõukejõu ehitamine, mis suudab saavutada ka kõrge tõukejõu. Ehkki kütusesäästlikud, toodavad tavalised ioonmootorid tavaliselt ainult osa tõukejõust, mille tekitavad raketid, mis sõltuvad tahke-keemilistest raketikütustest. Seetõttu on NASA koos oma partneritega välja töötanud suurendatud mudeli X3 tõukejõu.
Tõukejõu arendamist on jälginud Michigani ülikooli kosmosetehnika professor Alec Gallimore ja Robert J. Vlasic. Nagu ta osutas hiljutises Michigan News'i pressiteates:
„Marsi missioonid on lihtsalt silmapiiril ja me juba teame, et Halli tõukejõud töötavad kosmoses hästi. Neid saab optimeerida kas minimaalse energia ja raketikütusega varustuse kandmiseks aasta jooksul või siis kiiruseks - meeskonna viimiseks Marsile palju kiiremini. "
Viimastes katsetes purustas X3 varasema tõukerekordi, mille Halli tõukejõud püstitas, saavutades 5,4 njuutoni jõudu võrreldes vana rekordiga 3,3 njuutoni. Ka X3 kahekordistas töövoolu (250 amprit vs 112 amprit) ja töötas pisut suurema võimsusega kui eelmine rekordiomanik (102 kilovatti vs 98 kilovatti). See oli julgustav uudis, kuna see tähendab, et mootor suudab pakkuda kiiremat kiirendust, mis tähendab lühemaid sõiduaegu.
Testi viisid läbi Scott Hall ja Hani Kamhawi NASA Glenni uurimiskeskuses Clevelandis. Kui Hall on U-M-i kosmosetehnika doktorant, siis Kamhawi on NASA Glenni teadlane, kes on X3 väljatöötamisega tihedalt seotud. Lisaks on Kamhawi ka NASA mentor NASA kosmosetehnoloogia uurimisprogrammi (NSTRF) raames.
See test oli enam kui viis aastat kestnud uurimistöö kulminatsioon, mille eesmärk oli täiustada praeguseid Halli efekti kujundusi. Katse läbiviimiseks toetas meeskond NASA Glenni vaakumkambrit, mis on praegu ainus USA-s asuv kamber, mis saab X3 tõukejõuga hakkama. See on tingitud tõukejõu suurest heitgaaside hulgast, mille tagajärjel võib ioniseeritud ksenoon triivida tagasi plasmavoolu, muutes katsetulemused viltu.
NASA Glenni seadistus on ainus, kus vaakumpump on piisavalt võimas, et luua tingimused, mis on vajalikud heitgaasi puhtuse hoidmiseks. Hall ja Kamhawi pidid samuti ehitama kohandatud tõuketoe, et toetada X3 227 kg (500 naela) raami ja taluda selle tekitatavat jõudu, kuna olemasolevad stendid ei olnud ülesande täitmisel. Pärast katseakna kinnitamist veetis meeskond neli nädalat aluse, tõukejõu ettevalmistamist ja kõigi vajalike ühenduste loomist.
Kogu aeg olid NASA teadlased, insenerid ja tehnikud abi pakkumisel. Pärast 20-tunnist pumpamist kambri sees kosmosetaolise vaakumi saavutamiseks viisid Hall ja Kamhawi läbi katseseeria, kus mootorit töötati 12 tundi otse. 25 päeva jooksul viis meeskond X3 oma rekordilise võimsuse, voolu ja tõukejõu tasemele.
Tulevikku vaadates kavatseb meeskond täiendatud vaakumkambri abil viia läbi rohkem katseid Gallimore'i laboris U-M-is. Need versiooniuuendused plaanitakse lõpule viia 2018. aasta jaanuariks ja võimaldavad meeskonnal tulevasi katseid ettevõttesiseselt läbi viia. Uuendamine sai võimalikuks tänu miljoni dollari suurusele toetusele, mille toetuseks oli osaliselt õhuväe teadusuuringute büroo, ning täiendavat tuge pakkusid reaktiivmootorite laboratoorium ja U-M.
X3 toiteallikaid arendab ka Sacramentos asuv rakettide ja rakettide tõukejõude tootja Aerojet Rocketdyne, kes juhib ka NASA käitisüsteemitoetust. Eeldatakse, et 2018. aasta kevadeks mootor integreeritakse nende toitesüsteemidega; sel hetkel 100-tunniste testide seeria, mis viiakse uuesti läbi Glenni uurimiskeskuses.
X3 on üks kolmest prototüübist, mida NASA uurib tulevaste meeskondade Marsile suunduvate missioonide jaoks, mis kõik on mõeldud sõiduaegade vähendamiseks ja vajaliku kütusekulu vähendamiseks. Lisaks selliste missioonide kulutõhusamaks muutmisele on lühendatud transiidiajad ette nähtud ka selleks, et vähendada Maa ja Marsi vahel liikudes astronautide kokkupuute kiirgust.
Projekti rahastatakse NASA järgmise kosmosetehnoloogia uuringupartnerluse (Next-STEP) kaudu, mis toetab mitte ainult tõukejõusüsteeme, vaid ka elupaigasüsteeme ja kosmoses tootmist.
