ESA Elektrinės stūmos laboratorijoje Olandijoje pademonstruotame variklio prototipe, pavadintame Dual-Stage 4-Grid (DS4G), įdiegtas dviejų žingsnių procesas, kurio metu jonų kamuolys išspjaunamas 210 km/s greičiu – daugiau nei 10 kartų greičiau, nei įmanoma su SMART-1 varikliu, bei 4 kartus greičiau, nei sugeba paskutinis iki DS4G joninio variklio prototipas. Tai reikštų, kad kosminis laivas galėtų nešti gerokai didesnį kiekį krovinio su tuo pačiu degalų kiekiu arba galėtų keliauti toliau ir greičiau.
„Atsiranda nedidelė galimybė, kad su tokiu varikliu galima būtų gaminti kosminius laivus, kurie į Marsą skraidintų astronautų grupes arba sunkiasvorius robotus. Netgi kalbama apie tarpžvaigždines misijas“, - sakė Australijos nacionalinio universiteto Kanberoje mokslininkas Orsonas Sutherlandas, vadovavęs variklį kūrusiai grupei.
Įprastiniame joniniame variklyje yra trys sieteliai su tūkstančiais milimetro skersmens skylučių. Šie tinkleliai jungiami prie kameros, kurioje saugomos krūvį turinčios dalelės.
Pirmasis tinklelis veikiamas tūkstančių voltų įtampos, antrojo tinklelio įtampa žema. Šis įtampų skirtumas sukuria elektrinį lauką, kuris traukia jonus iš degalų rezervuaro ir pagreitina juos prieš išmetimą į kosmosą. Procesas vyksta vienu žingsniu. Trečiasis tinklelis neleidžia elektronams patekti į jonų spindulį.
Idealiu atveju įtampų skirtumas tarp dviejų pirmųjų tinklelių turi būti toks didelis, koks tik įmanomas. Tai padidina jonų išmetimo greitį, o tuo pačiu – ir degalų sunaudojimo efektyvumą. Bet, įtampų skirtumui pasiekus 5000 voltų, jonai pradeda bombarduoti antrąjį tinklelį ir jį gadinti.
Naujame variklyje numatytas keturių tinklelių naudojimas. Iš pradžių jonai iš rezervuaro ištraukiami dviem arti vienas kito esančiais tinkleliais, kurių įtampa yra labai aukšta, o jų tarpusavio įtampos skirtumas būna apie 3000-5000 voltų.
Iš rezervuaro ištraukti jonai greitinami antrame variklio veikimo žingsnyje, kai būna nukreipiami į kitus du tinklelius, kurių įtampa yra žema.
Šioje sistemoje galima pasiekti iki 30 000 voltų įtampos skirtumą tarp dviejų tinklelių rinkinių, todėl jonų išmetimo greitis būna gerokai didesnis, nei buvo įmanoma naudojant trijų tinklelių sistemą. Proceso metu variklis nepažeidžiamas.
Esant pakankamam elektros energijos tiekimui, ESA teigimu, DS4G variklių rinkinys astronautų komandą galėtų nugabenti iki Marso ir atgal. Taip pat varikliai gali būti naudojami gerokai sutrumpinant ilgesnių kelionių iki Plutono ar Koiperio juostos laiką.
Žinant, kiek ilgai ir kruopščiai teks bandyti naujus variklius, gali praeiti ir dešimtmetis, kol DS4G bus pradėti naudoti praktiškai, sakė O.Sutherlandas.
