A propulsão que estamos fornecendo, é eletrizante

 Caros Leitores;

Desde o início do programa espacial, as pessoas foram cativadas por foguetes grandes e poderosos - como o foguete Saturn V da NASA, que enviou a Apollo à superfície lunar, ou o Sistema de Lançamento Espacial, que produzirá milhões de libras de impulso ao enviar astronautas de Artemis de volta para a Lua.

Mas e se o sistema de propulsão mais poderoso da caixa de ferramentas da NASA produzir menos de meio quilo de empuxo enquanto atinge velocidades de até 320.000 km / h? E se custar menos, transportar mais e usar menos combustível?

Este sistema radical é a propulsão elétrica no espaço. Ele pode reduzir a quantidade de combustível, ou propelente, necessária em até 90% em comparação com os sistemas de propulsão química, economizando milhões em custos de lançamento e fornecendo maior flexibilidade de missão.

Terceira Lei de Newton no Espaço

A propulsão química usa um combustível e um oxidante, convertendo a energia armazenada nas ligações químicas dos propelentes, para produzir um impulso curto e poderoso, ou o que vemos como fogo. É alto e emocionante, mas não tão eficiente.

Um sistema de propulsão elétrica usa a energia coletada por painéis solares (propulsão elétrica solar) ou um reator nuclear (propulsão elétrica nuclear) para gerar empuxo, eliminando muitas das necessidades e limitações de armazenamento de propelentes a bordo.

Essa energia é então convertida e usada para ionizar - ou carregar positivamente - propelentes de gás inerte como Xenon e Krypton (não, não é do planeta natal do Superman). Uma combinação de campos elétricos e magnéticos ( propulsor de efeito Hall ) ou um campo eletrostático ( íon em grade ) acelera os íons e os empurra para fora do propulsor, conduzindo a espaçonave a velocidades tremendas ao longo do tempo. E em vez de fogo, seu escapamento é uma trilha azul-esverdeada brilhante, como algo saído diretamente da ficção científica.

Uma ilustração simples de como funcionam os sistemas de propulsão elétrica

Créditos: NASA / ATS Lisa Liuzzo

Drag race vs. road trip

Uma espaçonave química é um dragster de combustível de ponta quando sai da órbita da Terra em direção ao seu destino. A explosão inicial é bastante poderosa, mas só pode ir na direção para a qual aponta quando você pisa no acelerador. A espaçonave está desligada como uma bala, mas depois que seu suprimento de combustível se esgota, há pouca capacidade de acelerar, desacelerar ou mudar de direção. Portanto, a missão está bloqueada em janelas de lançamento específicas e prazos de partida orbitais, e pode fazer apenas correções mínimas ao longo do caminho.

Uma espaçonave de propulsão elétrica, uma vez no espaço, sai para um percurso cross-country, limitado apenas pelo gás no tanque. O impulso inicial é bastante baixo, mas pode continuar acelerando por meses ou mesmo anos, e também pode desacelerar e mudar de direção.

A missão Dawn da NASA é um exemplo perfeito. Após o lançamento, ele acelerou em direção a Vesta no cinturão de asteróides. Por causa dos pequenos painéis solares da espaçonave, levou mais de cinco anos para chegar lá, mas conforme se aproximava, a espaçonave girou 180 graus, queimou seus propulsores para desacelerar e orbitou por um ano. Quando terminou, ele disparou de volta e viajou para Ceres, onde ainda orbita hoje. Isso não seria possível com espaçonaves com propulsão química. 

Sistemas como o da Dawn são amplamente utilizados na NASA e no setor comercial, operando normalmente na faixa de 1-10 quilowatts (kW). Mas à medida que nos preparamos para usar a propulsão elétrica em missões científicas e tecnológicas mais complexas, e em missões humanas pela primeira vez, vamos precisar de mais potência.
Mais poder para as pessoas!

O Elemento de Força e Propulsão (PPE) para Gateway demonstrará propulsão elétrica solar de alta potência avançada ao redor da lua. É uma espaçonave da classe 60kW, 50 dos quais podem ser dedicados à propulsão, tornando-a cerca de quatro vezes mais poderosa do que a espaçonave de propulsão elétrica atual. Fazemos isso não construindo um grande propulsor, mas combinando vários em uma cadeia com painéis solares gigantes .

Uma ilustração do PPE-HALO em órbita lunar.

Créditos: NASA

Este sistema avançado permitirá que nossa plataforma orbital apoie a exploração lunar por 15 anos, dada sua alta economia de combustível, e sua capacidade de se mover em órbita permitirá que os exploradores pousem virtualmente em qualquer lugar da superfície lunar.
Embora seja uma peça crítica de nossos planos de exploração lunar Artemis, o PPE também ajudará a impulsionar os investimentos comerciais dos EUA em sistemas de propulsão elétrica de maior potência, como aqueles que poderiam ser usados ​​para chegar a Marte.

Próxima parada, Marte

Os futuros veículos de transferência para Marte precisarão de cerca de 400 kW-2 megawatts de potência para transportar com sucesso nossos astronautas ou carga de e para o Planeta Vermelho. Ainda estamos explorando os conceitos de veículo e propulsão para Marte, incluindo uma combinação de propulsão nuclear elétrica e química e outras opções emergentes como a propulsão térmica nuclear .

Não importa como cheguemos à Lua e eventualmente a Marte , uma coisa é certa ... o futuro da exploração espacial é emocionante, pode-se até dizer que é eletrizante.

Ilustração de um habitat de trânsito de Marte e sistema de propulsão nuclear que poderia um dia levar astronautas a Marte.

Créditos: NASA

Imagem superior: Um propulsor de efeito Hall de propulsão elétrica solar sendo testado sob condições de vácuo na NASA. Créditos: NASA

Jimi Russell

NASA Glenn Research Center

Fonte: NASA / Kelly Sands /07-11-2020

https://www.nasa.gov/feature/glenn/2020/the-propulsion-we-re-supplying-it-s-electrifying   

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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

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´sRadiant 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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