Motor espacial aspirado colocará naves na fronteira entre atmosfera e espaço

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/05/2024

Conceito do motor espacial aspirado, que viabilizará naves no limite entre a atmosfera e o espaço, e seu protótipo em teste de laboratório.
[Imagem: University of Surrey]

Entre a atmosfera e o espaço

Engenheiros da Universidade de Surrey, no Reino Unido, estão desenvolvendo uma nova maneira de impulsionar espaçonaves em órbitas extremamente baixas da Terra usando - literalmente - ar rarefeito como combustível.

Embora os propulsores hipersônicos também aspirem o ar atmosférico, sua capacidade de voar de cinco a doze vezes a velocidade do som depende de que eles façam isto em alta pressão, aproveitando justamente sua velocidade. É por isso que eles precisam de um empurrão inicial, dado geralmente por um motor-foguete.

O conceito apresentado agora é diferente, tirando proveito de uma tecnologia usada no espaço, mas trazendo-a para quase dentro da atmosfera, onde ela pode tirar proveito do ar muito rarefeito de altitudes muito elevadas, mas ainda abaixo das altitudes dos satélites artificiais de órbita baixa.

"Há benefícios em voar em órbitas de altitude muito baixa, como ser capaz de operar a observação da Terra em resoluções muito mais altas do que as oferecidas atualmente. Isso também pode significar telecomunicações mais rápidas e abriria a porta para novas descobertas científicas sobre as condições da ionosfera, o que poderia ajudar a desenvolver modelos atmosféricos mais precisos," disse o professor Andrea Fabris.

• Motores iônicos espaciais ficam 10 vezes mais potentes - ou mais

A imagem de baixo mostra a saída do motor sendo testado com xenônio (tonalidade azul) e ar rarefeito (tonalidade vermelha).
[Imagem: Mansur Tisaev et al. - 10.1016/j.actaastro.2023.11.028]

Propulsão elétrica aspirada

O ar rarefeito em órbitas de altitude extremamente baixa significa que é necessário um tipo diferente de projeto e propulsão de espaçonaves, em comparação com aqueles usados por espaçonaves e satélites que operam no vácuo das tradicionais órbitas baixas da Terra.

A chave está em capturar esse ar atmosférico muito rarefeito e usá-lo como propelente para um propulsor elétrico similar aos motores iônicos, que já foram usados em inúmeras missões espaciais. A diferença é que, em vez de levar o propelente - os motores iônicos tipicamente usam o gás nobre xenônio como combustível - este novo motor híbrido "respira" o ar ambiente, que é transformado em um plasma por um propulsor elétrico.

"Estamos desenvolvendo um cátodo, ou neutralizador, para funcionar em propulsores eletrostáticos que operam no ar rarefeito encontrado na órbita ultrabaixa da Terra. Ao coletar e comprimir os gases nessa altitude, podemos criar um fluxo de propelente que é ionizado ( isto é, transformado em uma mistura de partículas carregadas) e acelerado usando combinações de campos elétricos e magnéticos, aproveitando a energia elétrica dos painéis solares," detalhou o professor Mansur Tisaev, membro da equipe.

Nesse conceito, que a equipe chama de "propulsão elétrica aspirada", a nave espacial mantém sua altitude orbital através da compensação de arrasto, eliminando a necessidade de armazenar propelente a bordo. Isso significa que a vida útil da missão não precisa ser limitada pela capacidade dos seus tanques, barateando também seu lançamento.

A Agência Espacial do Reino Unido gostou da ideia e já forneceu o financiamento para o desenvolvimento do novo conceito de propulsão elétrica aspirada.

Mais tópicos