Pesquisadores da 'The Ohio State University' dos EUA Avançam na Propulsão Térmica Nuclear Espacial

Caros amantes das Atividades Espaciais!

 

Credito: Space Daily

Ilustrativo.

No dia de hoje (17/09), o portal Space Daily noticiou que novos avanços em tecnologias de propulsão térmica nuclear podem em breve viabilizar missões espaciais avançadas para os pontos mais distantes do sistema solar.

 

De acordo com a nota do portal, liderando esses avanços estão pesquisadores da Universidade Estadual de Ohio (The Ohio State University): engenheiros estão desenvolvendo um sistema de propulsão nuclear que utiliza urânio líquido para aquecer diretamente o propelente do foguete, como uma alternativa aos elementos de combustível sólido usados pelos sistemas tradicionais de propulsão nuclear.

 

O conceito deles, chamado de foguete térmico nuclear centrífugo (CNTR, na sigla em inglês), foi especialmente projetado para melhorar o desempenho do foguete ao mesmo tempo em que minimiza os riscos do motor.

 

Enquanto avanços semelhantes na área focam mais na redução de custos do que no desempenho, o CNTR potencialmente oferece uma vantagem significativa para futuras missões espaciais tripuladas — até mesmo em comparação com outros tipos de sistemas movidos a energia nuclear — pois pode aproximadamente dobrar a eficiência do motor, segundo Dean Wang, membro sênior do projeto e professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial na Ohio State.

 

"Nos últimos anos, houve um aumento significativo no interesse por tecnologias de propulsão térmica nuclear, à medida que contemplamos o retorno de humanos à Lua e o trabalho no espaço cislunar", disse Wang. "Mas além disso, é necessário um novo sistema, já que os motores químicos tradicionais podem não ser viáveis."

 

Motores químicos têm sido usados em voos espaciais desde o início da era espacial. No entanto, eles são limitados em empuxo e consomem grandes quantidades de propelente. Como resultado, missões para as regiões mais distantes do sistema solar podem levar muito tempo — nove anos, no caso da espaçonave New Horizons, que sobrevoou Plutão.

 

Devido a essas limitações, futuras missões exigirão sistemas de propulsão que possam reduzir o tempo de viagem, aumentar a quantidade de carga transportada, ou ambos — fatores essenciais para garantir a segurança dos astronautas em destinos distantes, destacou Wang.

 

"Quanto mais tempo você estiver no espaço, mais suscetível estará a todos os tipos de riscos à saúde", disse ele. "Portanto, se conseguirmos reduzir esse tempo, seria muito benéfico."

 

Se o projeto da equipe for bem-sucedido, implementar o motor em futuros foguetes pode tornar mais fácil viajar mais longe com menos combustível, já que o impulso específico — a quantidade de empuxo gerado por uma determinada quantidade de propelente — de um motor químico atinge no máximo cerca de 450 segundos. Motores de propulsão nuclear baseados em projetos testados na década de 1960 alcançaram aproximadamente 900 segundos e, segundo a equipe, um CNTR poderia atingir valores ainda maiores.

 

Utilizar a propulsão térmica nuclear também proporcionaria mais flexibilidade nas operações de missão, permitindo trajetórias de voo adicionais que não são possíveis com motores químicos, ajudando a alcançar alvos no espaço profundo em períodos mais curtos. Mais notavelmente, como esses sistemas podem usar uma variedade de substâncias como propelente, seu uso generalizado poderia facilitar rapidamente o desenvolvimento de recursos espaciais, como asteroides e objetos do Cinturão de Kuiper, disse Wang.

 

No geral, essas capacidades aprimoradas poderiam permitir missões humanas de ida e volta mais rápidas a Marte, bem como apoiar missões robóticas inovadoras para os planetas exteriores, incluindo Saturno, Urano e Netuno, disse Spencer Christian, doutorando em engenharia na Ohio State. Sob a orientação do Professor John Horack, Christian lidera a construção do protótipo do CNTR.

 

"Você poderia fazer uma viagem segura só de ida a Marte em seis meses, por exemplo, em vez de fazer a mesma missão em um ano", disse Christian. "Dependendo de quão bem funcione, o motor CNTR protótipo está nos levando rumo ao futuro."

 

Apesar dessas novas possibilidades para a exploração espacial, como ocorre com qualquer inovação emergente, ainda há muitos desafios de engenharia a serem enfrentados, afirmou Wang.

 

"Temos uma compreensão muito boa da física do nosso projeto, mas ainda há desafios técnicos que precisamos superar", disse ele.

 

Muitos desses desafios foram detalhados em um estudo recentemente publicado pela equipe na revista Acta Astronautica. Alguns obstáculos potenciais incluem garantir que os métodos de partida, operação e desligamento evitem instabilidades, além de desenvolver formas de minimizar a perda de combustível de urânio e acomodar possíveis falhas do motor.

 

O conceito CNTR da equipe deve atingir prontidão de projeto nos próximos cinco anos — mas, ao preparar o modelo para um possível uso de próxima geração, os pesquisadores estão ansiosos para demonstrar como ele se comporta sob condições extremas.

 

Afinal, uma demonstração final em laboratório provavelmente ajudará a definir o rumo das futuras tecnologias de propulsão térmica nuclear. "Precisamos manter a propulsão nuclear espacial como uma prioridade constante no futuro, para que essa tecnologia tenha tempo de amadurecer", disse Wang. "É um benefício enorme do qual não podemos abrir mão."

 

Relatório de Pesquisa: Addressing challenges to engineering feasibility of the centrifugal nuclear thermal rocket

 

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