องค์การอวกาศแห่งยุโรป (อีเอสเอ) ประสบความสำเร็จในการทดสอบเครื่องยนต์จรวดขับดัน (ทรัสเตอร์) แบบใหม่ที่ทำให้ยานอวกาศหรือดาวเทียมไม่จำเป็นต้องนำเชื้อเพลิงติดตัวขึ้นไปในวงโคจรอีกต่อไป แต่สามารถมีอายุการใช้งานได้ยาวนานมากกว่า เนื่องจากทรัสเตอร์แบบใหม่ใช้โมเลกุลในบรรยากาศชั้นนอกสุดเป็นเชื้อเพลิงนั่นเอง
ดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลกในวงโคจรใกล้โลกจำเป็นต้องมีทรัสเตอร์ สำหรับใช้ในการปรับระดับวงโคจรให้อยู่ในระดับที่ต้องการ ทั้งนี้ เพื่อชดเชยแรงหน่วงของบรรยากาศที่ทำให้ดาวเทียมชะลอช้าลงและถูกแรงโน้มถ่วงของโลกดึงให้ต่ำลงมาเรื่อยๆ ดังนั้น อายุการใช้งานของดาวเทียมจึงขึ้นอยู่กับเชื้อเพลิงที่บรรจุไปกับดาวเทียมก่อนขึ้นสู่วงโคจร ซึ่งเดิมใช้เชื้อเพลิงแบบเคมีทำนองเดียวกับที่ใช้ในจรวด แต่ระยะหลังดาวเทียมหันมาใช้ทรัสเตอร์ที่เป็นระบบไฟฟ้ามากขึ้นเนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงกว่า แต่ทรัสเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวก็จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงอยู่ดี ที่นิยมกันก็คือซีนอน และเมื่อต้องการให้ดาวเทียมเบาที่สุดก็จำเป็นต้องบรรจุเชื้อเพลิงเหล่านี้ไปให้น้อยที่สุด จนกลายเป็นการจำกัดอายุการใช้งานของดาวเทียมไปโดยปริยาย
ทีมวิจัยจากแผนกวิจัยเทคโนโลยีของอีเอสเอ ร่วมกับบริษัทควินท์ไซนซ์ของโปแลนด์ และไซเทลของอิตาลี เริ่มวิจัยเพื่อพัฒนาทรัสเตอร์แบบใหม่นี้มาตั้งแต่ปี 2015 ส่งผลให้ได้ต้นแบบที่นำไปทดลองจนประสบผลสำเร็จในห้องสุญญากาศในประเทศอิตาลีเมื่อปลายเดือนมีนาคมที่ผ่านมา โดยห้องสุญญากาศดังกล่าวจำลองสภาพแวดล้อมในวงโคจรที่ระยะ 200 กิโลเมตร (กม.) เหนือพื้นโลก
เครื่องยนต์จรวดทรัสเตอร์แบบใหม่ไม่จำเป็นต้องขนเอาเชื้อเพลิงขึ้นไปจากพื้นโลก แต่ใช้วิธีการดักเก็บเอาโมเลกุลของก๊าซที่หลงเหลืออยู่เบาบางในบรรยากาศชั้นบนสุด ทั้งไนโตรเจนและออกซิเจน จากนั้นใช้การบีบอัดโมเลกุลของก๊าซเหล่านี้ให้อยู่ในรูปของพลาสมา แล้วจึงใช้สนามพลังงานไฟฟ้าเพื่อเร่งความเร็วของไอออนให้พุ่งออกมาเป็นลำ สร้างแรงผลักให้เกิดขึ้นตามมานั่นเอง
อุปกรณ์สำคัญของทรัสเตอร์ในระบบที่เรียกว่า “แอร์ เบรธิง ทรัสเตอร์” นี้คือเครื่องรวบรวมโมเลกุล ซึ่งจะดักจับโมเลกุลของก๊าซในบรรยากาศชั้นนอกสุด ขณะที่ดาวเทียมเคลื่อนที่ไปตามวงโคจรด้วยความเร็วสูงถึง 7.8 กม./วินาที ระบบทั้งหมดไม่ใช้พลังงานอื่นใดนอกเหนือจากพลังงานไฟฟ้า สำหรับเปลี่ยนอากาศที่ถูกบีบอัดให้มีสภาพเป็นไอออน ซึ่งพลังงานไฟฟ้าดังกล่าวมีอยู่เหลือเฟือในอวกาศโดยอาศัยแผงโซลาร์เซลล์เท่านั้นเอง
ในกรณีที่ใช้ในยานอวกาศเพื่อโคจรรอบดาวอังคาร ระบบแอร์ เบรธิง ทรัสเตอร์ แทนที่จะดักจับโมเลกุลของไนโตรเจนและออกซิเจน ก็เปลี่ยนไปใช้โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งมีอยู่มากมายในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารแทน แต่เนื่องจากความหนาแน่นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศดาวอังคารน้อยกว่าในบรรยากาศของโลกกว่า 100 เท่า ทำให้ยานอวกาศที่ใช้ระบบนี้จำเป็นต้องโคจรรอบดาวอังคารที่ระดับต่ำกว่าการโคจรรอบโลก คืออยู่ที่ระยะ 120-180 กม.เหนือพื้นผิวดาวอังคารเท่านั้น
ลุยส์ วัลพอท หัวหน้าโครงการพัฒนาแอร์ เบรธิง ทรัสเตอร์ เปิดเผยว่า ขั้นตอนต่อไปก็คือการปรับปรุงขยายขนาดของทรัสเตอร์ขึ้นมาให้พร้อมสำหรับการใช้งานจริง และมองดูโอกาสที่จะนำเทคโนโลยีนี้ไปประยุกต์ใช้ในภารกิจต่างๆ ในอนาคตที่เหมาะสมต่อไป
โดยระบบนี้สามารถใช้ได้ในระดับต่ำสุดที่ราว 160 กม.เหนือผิวโลกขึ้นไป ในสภาพสุญญากาศหรือใกล้เคียงสุญญากาศนั่นเอง
