É Possível Usar Um Laser Para Enviar Uma Nave a Marte?

Olá leitores! Olá leitoras!
 
Por Duda Falcão
 
Segue abaixo uma interessante notícia postada ontem (08/02) no site ‘Olhar Digital’ destacando que um estudo encomendado pela NASA a ‘McGill University’ sugere uma nova forma de propulsão denominada de “Propulsão Térmica a Laser”, que promete usar um laser bem grande para enviar uma nave a Marte.
 
Na realidade a ideia do uso de Propulsão a Laser no espaço não é nova, pois uma pesquisa nesta área foi realizada nos anos 90 do século passado pelo Prof. Leik Myrabo do ‘Rensselaer Polytechnic Institute (RPI)’, de Troy, Nova Iorque (a universidade mais antiga dos Estados Unidos no campo das pesquisas tecnológicas), o primeiro pesquisador no mundo, a realizar em 1997 o voo de um veículo utilizando a propulsão a laser, durante uma experiência ocorrida em um deserto da Califórnia (EUA). Na época o Prof. Myrabo fez um objeto de 60g subir aproximadamente 100m.
 
Pois então, além disso, por mais que possa parecer inacreditável aos nossos leitores e leitoras, o nosso Instituto de Estudos Avançado (IEAv), aquele mesmo instituto envolvido com o projeto de Veículo Hipersônico Brasileiro 14X, esteve desde meados de 1999 envolvido em pesquisas nessas área de Propulsão Espacial a Laser, graças a iniciativa do Cel. Eng. Marco Antônio Sala Minucci, um grande especialista brasileiro em Propulsão Hipersônica que foi diretor deste instituto de 28 de outubro de 2008 à 02 de fevereiro de 2012.
 
Na realidade essas pesquisas se intensificaram a partir do ano 2000, quando do inicio da parceria com o Laboratório da Força Aérea Americana (Air Force Research Laboratory) que tinha como objetivo o desenvolvimento de Propulsão a Laser para foguetes e artefatos espaciais, pesquisas estas que até onde eu sei se estenderam no instituto até o ano de 2013 ou 2014, quando então infelizmente foras abandonadas, algo lamentável, e que lembra tantos outros projetos espaciais que tiveram o mesmo fim no Brasil, por isso temo muito pelo que possa acontecer com o projeto de Veículo Hipersônico Brasileiro 14X.
 
A título de registro, vale lembrar que o Cel. Marco Sala Minucci, que tinha se formado em Engenharia Aeronáutica pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), e que fazia em 1997 o pós-doutorado na RPI, soube do experimento do Prof. Leik Myrabo. Observando que o conceito era viável, o Cel. Minucci convocou então o amigo pesquisador Paulo Toro e, em 1999, se concentraram nos estudos sobre Propulsão a Laser no IEAv.
 
O IEAv naquela época já tinha todos os componentes necessários para fazer ensaios no instituto, como o túnel de vento hipersônico, o laser e uma divisão voltada para esta área. Assim em 2000, após uma série de experiências bem sucedidas, a dupla foi contatada pelo laboratório da Força Aérea Americana, que propôs um programa de colaboração, chamado “International Beamed Propulsion Research Collaboration. E a partir de 2007, a aquisição de lasers de alta potência (fornecidos pelo laboratório americano) e a aprovação do projeto pela FINEP, permitiram um avanço nas pesquisas. Em 2008, os cientistas conseguiram guiar um feixe de laser com segurança para o interior do túnel T3 e focá-lo em um objeto, que foi destruído. A potência do laser era de, aproximadamente, 1 gigawatt – o equivalente a 10 milhões de lâmpadas incandescentes. Naquela época, eram oito pessoas trabalhando neste programa do IEAv com o Air Force Research Laboratory. Além de trocar e-mails e telefonemas, a equipe recebia  visitas periódicas dos pesquisadores americanos. Porém infelizmente como eu já disse o projeto foi descontinuado.
 
Ciência e Espaço 
 
É Possível Usar Um Laser Para Enviar Uma Nave a Marte? 
 
Por Rafael Arbulu
Editado por Rafael Rigues
08/02/2022 - 19h49
Atualizada em 09/02/2022 - 09h45
Fonte: Site Olhar Digital - https://olhardigital.com.br 
 

Um estudo da McGill University, encomendado pela NASA, sugere uma nova forma de propulsão que promete, em termos bem precisos, usar um laser bem grande para enviar uma nave a Marte. A ideia, apelidada de “propulsão térmica a laser”, ainda esbarra em algumas limitações específicas, mas é, segundo o paper, tecnologicamente viável.
 
A proposta veio de um desafio feito pela NASA em 2018, onde participantes deveriam criar uma missão em direção a Marte, com o objetivo de entregar uma tonelada de carga ao planeta vermelho em até 45 dias. A ideia também deveria contemplar possibilidades de viagens mais longas – sobretudo para dentro e para fora do sistema solar.
 
Imagem: MarcelClemens/Shutterstock
Um laser podem ser um sistema de propulsão viável para viagens a Marte, se conseguirmos superar algumas dificuldades técnicas.
 
A sugestão de McGill emprega uma série de lasers infravermelhos disparados por uma estação de lançamento na Terra — o conjunto teria 10 metros (m) de diâmetro e os pulsos teriam comprimento de onda de um mícron e potência elétrica de 100 megawatts — o suficiente para alimentar 80 mil casas.
 
A carga, já no espaço, estaria orbitando a Terra de forma elíptica (ao invés de um círculo perfeito) e contaria com uma espécie de refletor que redirecionaria os lasers para dentro de uma câmara de plasma de hidrogênio. Com o núcleo aquecido a quase 40.000 ºC (Celsius), o hidrogênio ao redor chegaria a temperaturas perto de 10.000 ºC, sendo expelido por uma saída estreita e criando a propulsão necessária. Imagine a panela de pressão, quando o ejetor começa a expelir fumaça. Mais ou menos a mesma ideia.
 
Quando a emissão do laser parasse, a carga estaria se movendo a uma velocidade de 17 quilômetros por segundo (km/s) em direção a Marte — um número suficiente para cobrir a distância da Terra à Lua em oito horas. Em mais ou menos um mês e meio, a carga atingiria a atmosfera do planeta vermelho, ainda a 16 km/s.
 
Nesta parte é que reside parte do problema: o time de engenharia teria que criar um método bem criativo de frenagem rápida que não danificasse a carga ou a embarcação. A carga em si não poderia conter nenhum tipo de propulsor químico, então esqueça a ideia de acionar um “foguetinho” na direção contrária para desacelerar o veículo.
 
A melhor ideia, por enquanto, é a captura aérea — literalmente, “pescar” a nave no ar. Mas mesmo esse estratagema é complicado, considerando que a súbita parada causaria desacelerações na casa dos 8Gs (sendo “1G” a aceleração normal da gravidade da Terra, ou 9,8 metros por segundo²). Em termos práticos, isso é quase o limite máximo suportado pela capacidade humana, segundo a universidade.
 
A outra ideia envolveria um investimento maior e o início da operação poderia demorar um pouco mais: a construção de uma estação similar de laser infravermelho no solo de Marte. A ideia é simples e engenhosa: disparar lasers infravermelhos na direção oposta da nave acelerada, a fim de fazer seu núcleo gerar propulsão em sentido contrário.
 
“A propulsão térmica a laser permite o transporte rápido de uma tonelada de carga com estruturas disparadoras de laser do tamanho de uma quadra de vôlei — algo que sistemas de propulsão elétrica só conseguem fazer em estruturas com quilômetros de tamanho”, disse Emmanuel Duplay, autor primário do estudo.
 
Duplay diz que o sistema que ele e sua equipe desenvolveram traz uma vantagem sobre outros métodos: uma “taxa extremamente baixa de massa-sobre-energia, na casa de 0,001 kg por 0,010 kW, muito abaixo até mesmo de tecnologias avançadas de propulsão nuclear, considerando o fato de que a fonte de energia permanece na Terra e o fluxo de entrega pode ser processado por um refletor inflável de massas mais baixas”.
 
Obviamente, o método é uma sugestão bem pensada e ainda levará tempo para ser desenvolvido — isso, se for. Por ora, os planos mais convencionais permanecem como prioridade: Elon Musk, CEO da SpaceX, disse que sua nave orbital Starship deve levar cargas (e pessoas) até Marte em até seis meses, valendo-se de propulsão por combustíveis químicos.
 
Duplay, no entanto, não se acanha de tentar estabelecer uma janela de tempo: “À medida que mais humanos fazem a viagem até lá, precisaremos de sistemas de propulsão como este, para nos levar ao planeta vermelho mais rapidamente. Uma missão que conte com propulsão térmica a laser para Marte poderia ocorrer 10 anos após as primeiras missões humanas, então penso em algo perto de 2040 ou além”.

Comentários