В рамках программы Moon to Mars NASA планирует отправить пилотируемую миссию на Марс до конца следующего десятилетия. Для реализации этой задачи агентство активно развивает технологии, включая перспективные двигательные системы, методы переработки отходов, регенерации воды и обеспечения безопасности экипажа. Одним из ключевых направлений стали миниатюрные электрореактивные двигатели для малых космических аппаратов массой до 500 кг. На 56-й Лунно-планетарной конференции (LPSC 2025) команда NASA представила концепцию миссий CHAMPS (Commercial Hall Propulsion for Mars Payload Services), основанную на новых двигателях NGHT-1X от Northrop Grumman.

Проект разработан инженерами из Исследовательского центра Гленна, Национальной лаборатории Лос-Аламоса и Центра космических полётов Годдарда. В основе CHAMPS лежат технологии, отработанные в программах PSDS3 и SIMPLEx, включая электростатические двигатели с эффектом Холла. Эти системы используют магнитное поле для ускорения ионизированного газа (например, ксенона), создавая тягу при минимальном энергопотреблении — менее киловатта.

Ранее подобные двигатели уже применялись в проекте Lunar Gateway: модули PPE и HALO, запуск которых запланирован на 2027 год, достигнут окололунной орбиты благодаря солнечно-электрическим двигателям (SEP). Однако для малых аппаратов традиционные SEP-системы оказались слишком громоздкими. Решением стал двигатель H71M, разработанный в рамках программы SSEP (2017 г.), с пропускной способностью свыше 140 кг топлива и возможностью установки на аппараты массой 450 кг. Коммерческой версией H71M стал NGHT-1X, который и ляжет в основу CHAMPS.

Главная проблема малых миссий к Марсу — зависимость от графика запуска. Если аппарат летит как вторичная нагрузка, то траектория и дата определяются основным заказчиком, что часто делает полёт невозможным. CHAMPS решает это за счёт интеграции с программами доставки грузов на Луну (CLPS). После старта аппарат проведёт гравитационный манёвр у Луны, выйдет на временную орбиту NRHO и дождётся оптимального положения Земли и Марса.

Перелёт займёт 14 месяцев: 3 месяца активного маневрирования, 4 месяца движения по инерции и ещё 7 месяцев коррекции траектории. На марсианской орбите высотой 15 км аппарат за 5 солов (5,14 земных суток) обеспечит полное покрытие экватора, параллельно изучая Деймос. Через два года он поднимется до ареосинхронной орбиты (17 км), где сможет непрерывно отслеживать изменения атмосферы и ретранслировать данные с поверхности.

Научная нагрузка CHAMPS включает три инструмента: камеру видимого и УФ-диапазонов, аналогичную MARCI с MRO; тепловой инфракрасный радиометр, похожий на мини-MCS; ближний ИК-спектрометр Argus для анализа атмосферы.

Эти приборы позволят изучать трёхмерную структуру атмосферы, распределение аэрозолей, водяного пара и озона, динамику пылевых бурь, а также взаимодействие марсианской магнитосферы с солнечным излучением. Собранные данные помогут понять, как переносятся летучие вещества между поверхностью и атмосферой, как нижние слои реагируют на нагрев и как космическая погода влияет на климат.

Проект CHAMPS соответствует первой цели программы NASA по исследованию Марса (MEP), которая предполагает регулярные недорогие миссии для оперативного реагирования на новые открытия и расширения участия научного сообщества. В случае успеха эта архитектура станет шагом к созданию гибкой инфраструктуры для изучения не только Марса, но и других планет Солнечной системы.