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Nanonaves flutuantes vão estudar atmosfera de Marte e da Terra

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/04/2020

Nanonaves flutuantes vão estudar atmosfera de Marte e da Terra
Conceito das nanonaves corrugadas (esquerda) e foto dos primeiros protótipos (direita).
[Imagem: Penn/Bargatin Group]

Nanonaves

Há indícios cada vez mais fortes de que as primeiras espaçonaves interestelares humanas nem de perto lembrarão as gigantescas naves tripuladas dos filmes: as primeiras nanonaves que rumarão às estrelas já estão em testes.

O conceito de "naves-cartões" - pequenas sondas espaciais do tamanho de cartões de crédito - agora foi expandido para também explorar a atmosfera dos planetas.

John Cortes e sua equipe da Universidade da Pensilvânia, nos EUA, está pensando em começar por Marte, mas o conceito tem potencial para aumentar o número de pontos de coleta de dados em planetas e luas, barateando muito a exploração espacial, e também aqui na Terra.

E essas nanonaves, ou nanossondas espaciais - a equipe as chama de "nanopapelão" -, poderiam ser levadas por naves minúsculas, ampliando o conceito dos nanossatélites para a pesquisa interplanetária.

Naves de papel corrugado

As sondas realmente se parecem com pedaços de papelão corrugado, consistindo em uma placa oca de óxido de alumínio com apenas alguns nanômetros de espessura - a corrugação consiste em um padrão regular de canais com paredes onduladas que dão resistência ao papelão, aumentando sua rigidez à flexão e evitando a propagação de rasgos.

Por serem muito leves, as naves corrugadas levitam quando uma luz forte é disparada contra sua superfície. À medida que um lado da placa esquenta, o diferencial de temperatura faz com que o ar circule por sua estrutura oca e saia pelos canais corrugados, dando-lhe um impulso suficiente para tirá-la do chão e fazê-la voar pela atmosfera.

Apesar de não terem partes móveis, as nanonaves podem ser dirigidas por meio de um laser, uma vez que a direção do ar que sai dos canais depende de quais partes da placa são aquecidas. A equipe pretende explorar isso projetando uma missão conjunta com um rover, um robô que liberaria as naves e as guiaria, incluindo trazê-las de volta para juntar os dados e transmitir tudo para a Terra.

Nanonaves flutuantes vão estudar atmosfera de Marte e da Terra
Estrutura da nave corrugada (em cima) e banco de testes em atmosfera rarefeita (embaixo).
[Imagem: John Cortes et al. - 10.1002/adma.201906878]

Explorando Marte e a Terra

Cortes testou o conceito em um ambiente que simula a rarefeita atmosfera de Marte para ver o quanto de carga útil seria possível colocar nas naves-cartões. Na verdade, o que se viu é que a atmosfera mais rarefeita de Marte dá um impulso aos nanopapelões, permitindo que eles carreguem cargas úteis dez vezes mais pesadas do que a própria nave. A gravidade marciana mais fraca também promete melhorar ainda mais suas capacidades, mas testes em gravidade controlada são mais difíceis de serem feitos.

É claro que, mesmo no ambiente ideal da atmosfera marciana, os pequenos cartões ainda se limitariam a levar sensores e cargas úteis pesando no máximo alguns miligramas. Por isso a equipe já está entrando em contato com outros pesquisadores que possam ajudá-los a miniaturizar sensores químicos, capazes de detectar água ou metano, que são importantes assinaturas da vida.

A equipe propõe também usar as nanonaves para coletar dados científicos aqui na Terra.

"A mesosfera da Terra é bastante semelhante à atmosfera marciana em termos de densidade, e atualmente não temos nada que voe por lá, uma vez é ela muito baixa para os satélites espaciais, mas alta demais para aviões e balões," disse o professor Igor Bargatin, coordenador da equipe. "Em termos ideais, você também gostaria de ter alguns sensores lá. Quanto mais conhecimento você tiver sobre o movimento da atmosfera nesse nível, melhores previsões você poderá fazer sobre o tempo e o clima da Terra."

Bibliografia:

Artigo: Photophoretic Levitation of Macroscopic Nanocardboard Plates
Autores: John Cortes, Christopher Stanczak, Mohsen Azadi, Maanav Narula, Samuel M. Nicaise, Howard Hu, Igor Bargatin
Revista: Advanced Materials
DOI: 10.1002/adma.201906878





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