A NASA desenvolve novas tecnologias de materiais para sistemas de propulsão a velas solares, destinados a missões de baixo custo para todo sistema solar.
Assim como um veleiro é movido pelo vento em uma vela, as velas solares utilizam a pressão da luz solar para propulsão, eliminando a necessidade de propelente de foguete convencional.
A tecnologia poderá impulsionar as viagens espaciais futuras e expandir nossa compreensão do Sol e do sistema solar.
A seguir veremos como é a nova tecnologia em teste dos veleiros espaciais.
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Sistema Avançado de Vela Solar Composta (ACS3)
Navegar pelo espaço pode parecer algo saído de ficção científica, mas o conceito não se limita mais aos livros ou às telas de cinema.
Uma nova tecnologia de vela solar de última geração – conhecida como Sistema Avançado de Vela Solar Composta – está em teste.
A tecnologia poderá impulsionar as viagens espaciais futuras e expandir nossa compreensão do Sol e do sistema solar.
As velas solares utilizam a pressão da luz solar para propulsão, inclinando-se em direção ao Sol ou afastando-se dele, de modo que os fótons ricocheteiam na vela refletora e impulsionam a nave espacial.
Isso elimina sistemas de propulsão pesados e pode permitir missões de maior duração e menor custo.
Embora a massa seja reduzida, as velas solares têm sido limitadas pelo material e pela estrutura das lanças, que agem de forma semelhante ao mastro de um veleiro. Mas a NASA está prestes a mudar o jogo da vela para o futuro.
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Novo marinheiro leve da NASA
A demonstração do Sistema Avançado de Vela Solar Composta utiliza um CubeSat de doze unidades (12U) construído pela NanoAvionics para testar uma nova lança composta feita de polímero flexível e materiais de fibra de carbono, mais rígida e leve do que os projetos anteriores.
O objetivo principal da missão é demonstrar com sucesso a implantação da nova lança, mas, uma vez implantada, a equipe também espera comprovar o desempenho da vela.
Assim como um veleiro que gira para capturar o vento, a vela solar pode ajustar sua órbita inclinando-a.
Após avaliar a implantação da lança, a missão testará uma série de manobras para alterar a órbita da espaçonave e coletar dados para possíveis missões futuras com velas ainda maiores.
“As lanças tendem a ser pesadas e metálicas ou feitas de um composto leve com um design volumoso – nenhuma das quais funciona bem para as pequenas naves espaciais atuais. As velas solares precisam de lanças muito grandes, estáveis e leves, que possam ser dobradas de forma compacta”, disse Keats Wilkie, pesquisador principal da missão no Centro de Pesquisa Langley da NASA em Hampton, Virgínia.
“As lanças desta vela têm formato de tubo e podem ser achatadas e enroladas como uma fita métrica em um pequeno pacote, oferecendo todas as vantagens dos materiais compostos, como menos flexão e deformação durante mudanças de temperatura.”
Após atingir sua órbita heliossíncrona, a cerca de 1.000 quilômetros acima da Terra, a nave espacial começará a desenrolar suas hastes de material composto, que se estendem pelas diagonais da vela de polímero.
Após aproximadamente 25 minutos, a vela solar será totalmente desdobrada, medindo cerca de 80 metros quadrados – aproximadamente o tamanho de seis vagas de estacionamento.
Câmeras montadas na nave espacial capturarão o grande momento da vela, monitorando seu formato e simetria durante o desdobramento.
Com sua grande vela, a nave espacial poderá ser visível da Terra se as condições de iluminação forem adequadas.
Uma vez totalmente expandida e na orientação correta, o material refletivo da vela será tão brilhante quanto Sirius, a estrela mais brilhante do céu noturno.
“Sete metros de lanças implantáveis podem ser enrolados em um formato que cabe na sua mão”, disse Alan Rhodes, engenheiro-chefe de sistemas da missão no Centro de Pesquisa Ames da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia. “A esperança é que as novas tecnologias verificadas nesta espaçonave inspirem outros a usá-las de maneiras que nem sequer consideramos.”
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Habilitando futuras velas solares
Por meio do programa Small Spacecraft Technology da NASA, a implantação e operação bem-sucedidas das lanças leves compostas da vela solar comprovarão a capacidade e abrirão as portas para missões de maior escala para a Lua, Marte e além.
Este projeto de lança poderia potencialmente suportar futuras velas solares de até 5.400 pés quadrados (500 metros quadrados), aproximadamente o tamanho de uma quadra de basquete, e a tecnologia resultante do sucesso da missão poderia suportar velas de até 21.500 pés quadrados (2.000 metros quadrados) — cerca de metade de um campo de futebol.
“O Sol continuará queimando por bilhões de anos, então temos uma fonte ilimitada de propulsão. Em vez de lançar enormes tanques de combustível para missões futuras, podemos lançar velas maiores que usam o “combustível” já disponível”, disse Rhodes.
“Demonstraremos um sistema que usa esse recurso abundante para dar os próximos passos gigantescos na exploração e na ciência.”
Como as velas utilizam a energia do Sol, elas podem fornecer propulsão constante para apoiar missões que exigem pontos de vista únicos, como aquelas que buscam entender o nosso Sol e seu impacto na Terra.
Velas solares são há muito tempo um recurso desejado para missões que poderiam transportar sistemas de alerta precoce para monitorar o clima solar.
Tempestades solares e ejeções de massa coronal podem causar danos consideráveis na Terra, sobrecarregando redes elétricas, interrompendo comunicações de rádio e afetando aeronaves e espaçonaves.
As barreiras compostas também podem ter um futuro além da navegação solar:
O design leve e o sistema de embalagem compacto podem torná-las o material perfeito para construir habitats na Lua e em Marte, atuando como estruturas de estrutura para edifícios ou postes de antena compactos para criar um retransmissor de comunicação para astronautas que exploram a superfície lunar.
“Esta tecnologia desperta a imaginação, reinventando toda a ideia de navegação e aplicando-a às viagens espaciais”, disse Rudy Aquilina, gerente de projeto da missão de vela solar na NASA Ames. “Demonstrar as capacidades das velas solares e das lanças leves e compostas é o próximo passo no uso desta tecnologia para inspirar missões futuras.”
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NASA TESTA NOVA VELA SOLAR PARA EXPLORAR O ESPAÇO PROFUNDO
Bibliografia
NASA
NASA’s Next-Generation Solar Boom Technology Ready for Launch
