Pequenas sondas podem navegar para planetas exteriores com a ajuda de lasers de baixa potência

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Nesta ilustração, um laser de baixa potência (cone vermelho) na Terra pode ser usado para deslocar a órbita (linhas vermelhas) de uma pequena sonda (círculo cinza) ou impulsioná-la em altas velocidades para Netuno e além. Crédito: Nano Letters , 2022

As viagens espaciais podem ser dolorosamente lentas: por exemplo, a sonda New Horizons levou quase 10 anos para chegar a Plutão. Viajar para Proxima Centauri b, o planeta habitável mais próximo da Terra, exigiria milhares de anos até mesmo com os maiores foguetes. Agora, os pesquisadores calculam nas Nano Letters da ACS que lasers de baixa potência na Terra poderiam lançar e manobrar pequenas sondas equipadas com velas de silício ou nitreto de boro, impulsionando-as a velocidades muito mais rápidas do que os motores de foguete.

Em vez de pegar o vento, como as velas dos barcos, "velas a laser" pegariam raios lasere poderia, em princípio, empurrar a nave espacial para quase a velocidade da luz. Os cientistas vêm trabalhando nesse conceito há algum tempo. Por exemplo, um projeto de financiamento privado chamado iniciativa Breakthrough Starshot visa enviar uma pequena sonda navegada pesando cerca de um grama para Proxima Centauri b com um voo que leva apenas 20 anos. Seria impulsionado a 20% da velocidade da luz por uma matriz de laser de 100 GW, quilômetro quadrado. Ho-Ting Tung e Artur Davoyan se perguntaram se matrizes de laser menores e de menor potência poderiam ser usadas em aplicações onde foguetes elétricos e químicos convencionais são agora usados. Os lasers podem um dia ser capazes de ajustar a órbita dos satélites após o lançamento ou impulsionar pequenas sondas navegadas em missões interplanetárias ou interestelares, sem exigir grandes quantidades de combustível.

Os pesquisadores realizaram cálculos para mostrar que mesmo lasers com potências de cerca de 100 kW e tamanhos de matriz de cerca de um metro poderiam alimentar uma sonda de 1 grama em velocidades muito superiores ao recorde atual, com apenas minutos a horas de iluminação a laser. De acordo com seus cálculos, os lasers poderiam manobrar pequenas sondas entre diferentes órbitas da Terra em apenas um dia, o que não é possível com os atuais foguetes elétricos e químicos. A equipe determinou que os melhores materiais para as velas de laser, que permitiam alta refletividade e resfriamento rápido, eram nitreto de silício e nitreto de boro estruturados em nanoescala. Finalmente, os pesquisadores calcularam que essas minúsculas sondas movidas a laser poderiam viajar rápido o suficiente para escapar do sistema solar, atingindo velocidades cinco vezes mais altas do que a New Horizons.sonda . Esses protótipos de naves espaciais navegadas, impulsionadas por lasers de baixa potência , podem abrir a onda para a exploração espacial rápida e o futuro voo interestelar, dizem os pesquisadores.

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Mais informações: Ho-Ting Tung et al, Low-Power Laser Sailing for Fast-Transit Space Flight, Nano Letters (2022). DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04188

Informações do jornal: Nano Letters

Fornecido pela American Chemical Society

Fonte: NASA / pela American Chemical Society  /  23-02-2022  

https://phys.org/news/2022-02-tiny-probes-outer-planets-low-power.html  

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

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

Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.

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 A-dministration (NOAA) e U.S Department of State.

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