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”.
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