NASA anuncia missão para testar vela solar avançada

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/07/2021

Animação da ACS3 abrindo sua vela solar, do tamanho de um apartamento.
[Imagem: NASA]

Propulsão por vela solar

A NASA anunciou uma nova missão de demonstração da navegação por vela solar, um meio de propulsão adequado para viagens de longa duração de sondas robóticas.

As velas solares são películas muito finas que podem impulsionar naves espaciais aproveitando a pressão de radiação da luz - pode ser a luz solar ou a luz de um laser projetada à distância.

Ao eliminar a necessidade dos combustíveis químicos dos foguetes tradicionais e das fontes nucleares para alimentar motores iônicos, a expectativa é que possamos enviar sondas ao espaço profundo.

Com o conceito já bem demonstrado - da histórica LightSail 2 à mais recente Ikaros, da Agência Espacial Japonesa - a NASA agora quer inovar nos materiais usados para abrir a vela solar. A missão chama-se ACS3 - sigla em inglês para Sistema de Vela Solar com Compósito Avançado.

Hastes telescópicas

Embora haja melhorias incrementais no material da própria vela, a ACS3 usará um sistema inovador de hastes telescópicas, as peças que se esticam no espaço para abrir a vela solar, como se fossem os mastros de um veleiro.

Quando a sonda - um minúsculo cubesat com 23 x 23 x 34 centímetros - chegar ao espaço e abrir seus painéis solares, ela começará então a estender quatro mastros telescópicos, que deverão desenrolar até atingir um comprimento de 7 metros cada um, levando consigo o tecido da vela solar propriamente dita. Esse procedimento testará também um sistema inovador para extensão dos mastros, um carretel de fita projetado para minimizar o travamento dos mastros.

O processo inteiro deverá levar de 20 a 30 minutos, dotando o cubesat de uma vela solar quadrada com aproximadamente 9 metros de aresta, o tamanho de um pequeno apartamento. Um conjunto de câmeras a bordo filmará todo o procedimento, a fim de avaliar o funcionamento do conjunto e a forma final da vela.

Os mastros extensíveis são feitos de um material polimérico flexível e reforçados com fibra de carbono. Este material compósito pode ser enrolado para armazenamento até um volume muito mais compacto do que seus equivalentes anteriores, mas permanece forte e leve quando desenrolado. O novo material também é mais rígido e resistente a dobras e empenamentos eventualmente causados pelas mudanças de temperatura na órbita baixa da Terra, onde cada dia e cada noite duram cerca de 90 minutos.

Essas barras extensíveis são 75% mais leves e sofrem 100 vezes menos distorção térmica no espaço - mudança de forma sob o calor - do que as barras metálicas que foram ao espaço anteriormente.

Como a pressão da radiação solar é pequena, a vela solar deve ser grande para gerar empuxo significativo - a NASA já fala em velas com 2.000 metros quadrados.
[Imagem: NASA]

Velas solares maiores

Com a vela solar estendida, a missão prosseguirá com a coleta de dados sobre a aceleração e velocidade atingidas pela nave impulsionada pela pressão de radiação da luz do Sol.

As velas solares podem operar indefinidamente, limitadas apenas pela resistência dos materiais de que são feitas ao ambiente espacial, e dos sistemas eletrônicos das espaçonaves.

Os engenheiros da NASA calculam que a nova tecnologia de mastro extensível usada pela ACS3 poderá ser usada em missões futuras para velas solares de até 500 metros quadrados. Enquanto isso, a equipe já está trabalhando no desenvolvimento de novos mecanismos, que permitirão velas solares de até 2.000 metros quadrados.

A missão ACS3 deverá ser lançada em 2022.