Caros Leitrores;
Uma classe de motor agora usada para manter os satélites em órbitas estáveis poderia ser adaptada para alimentar sondas espaciais de longa distância. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Science Source
O engenheiro Aero / Astro Ken Hara está desenvolvendo modelos de computador para ajudar a tornar um motor de propulsão pouco conhecido, mas amplamente utilizado, mais adequado para missões de longa distância.
Quando muitas pessoas pensam em viagens espaciais , imaginam foguetes como o imponente Saturno V, que enviou os astronautas da Apollo para a lua.
A maior parte desse foguete enorme consistia no combustível que queimava para lançar em órbita uma pequena cápsula espacial que levava tripulação . Lá, livres da gravidade da Terra, pequenas explosões de propulsores que queimavam combustível guiaram a cápsula espacial Apollo até a lua e de volta.
Desde então, os cientistas desenvolveram tecnologias alternativas de propulsão que não queimam combustíveis pesados. Em vez disso, esses propulsores ionizam gases estáveis como xenônio e criptônio, usando eletricidade das células solares para retirar os elétrons dos átomos de gás e criar um fluxo de íons carregados positivamente, chamado plasma . A espaçonave empurra esse plasma para fora do escapamento para se impulsionar através do vazio sem peso.
Atualmente, esses propulsores, conhecidos como motores de propulsão elétrica ou propulsores de plasma, permitem que centenas de satélites de GPS, militares e de comunicações façam pequenas correções de rumo e mantenham órbitas estáveis. Mas agora, os cientistas estão desenvolvendo uma nova geração de propulsores de íons capazes de enviar naves espaciais em missões de longa distância em todo o sistema solar, como o módulo Deep Space 1, que visitou o asteróide 9969 Braille e o cometa Borrelly, e a espaçonave Dawn que viajou para o cinturão de asteróides entre Marte e Júpiter.
"Os propulsores de plasma representam o futuro da exploração espacial", disse Ken Hara, professor assistente de aeronáutica e astronáutica, que está ajudando a desenvolver modelos de computador para tornar os motores de íons mais poderosos, eficientes e úteis.
Hara diz que os propulsores de plasma têm várias vantagens sobre seus antecessores. Para iniciantes, os gases ionizados usados como propulsores nos propulsores de plasma pesam menos que os combustíveis queimados pelos propulsores da era Apollo. Cada libra que a sonda economiza diminuindo sua carga de combustível significa mais peso para transportar uma carga útil científica maior. Além disso, uma vez que uma aeronave movida a plasma está no espaço, ela pode acelerar ao longo do tempo de uma maneira que a aeronave que queima combustível não pode, finalmente, dando a esses motores leves também uma vantagem de velocidade.
Entender por que isso ocorre envolve um conceito chamado velocidade de escape - a velocidade na qual um propulsor sai de um motor. Um mecanismo tradicional de queima de combustível queima um enorme volume de combustível, mas a uma velocidade baixa de escape, uma combinação que produz um tremendo impulso. Pense em um foguete na plataforma de lançamento , movendo-se lentamente no início, quando é levantado por um grande fluxo de chamas, acelerando à medida que o tremendo impulso gerado gera quebra da força da gravidade e lança o foguete para o céu.
Por outro lado, um mecanismo de plasma é projetado para um ambiente diferente - impulsionando uma espaçonave que já está em um ambiente de baixa ou nenhuma gravidade. O mecanismo de plasma faz isso emitindo partículas ionizadas a velocidades de escape extremamente altas, mas com volumes muito baixos, impulsionando a sonda com o que pode ser comparado a sopros de ar. No vácuo do espaço, sem nada para diminuir o impulso para a frente da espaçonave, esses impulsos ionizados permitem que a embarcação ganhe velocidade ao longo do tempo, indo mais rápido e mais longe do que a espaçonave que queima combustível.
Hara, recentemente homenageada pela Electric Rocket Propulsion Society, está criando modelos de computador para ajudar a melhorar ainda mais os propulsores de plasma, explorando como os plasmas podem atingir velocidades de escape mais rápidas e poderosas. Para isso, ele precisa desenvolver modelos computacionais que resolvam novas equações e verifique se estão corretas sob rigorosa análise matemática. Ele então precisa validar esses resultados comparando suas previsões matemáticas com o que os cientistas experimentais demonstram nos propulsores de plasma do mundo real . "Estamos sendo matematicamente sólidos e nossos modelos estão fisicamente corretos?" Hara pergunta retoricamente. "É aí que está a minha verdade".
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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica,
Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for Science and the Public
(SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and
Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do
projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se membro
da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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