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  • Bianca Leroiz

Motores de plasma podem permitir viagens fora do Sistema Solar

Atualizado: Fev 24

Motores de foguetes têm sido fundamentais para as explorações espaciais que levaram humanos a lua, veículos robóticos a Marte e enviaram sondas para fora do Sistema Solar. E apesar de toda sua grandiosidade e potência, são também ineficientes e volumosos. Você tem que retirar uma quantidade de energia enorme dos foguetes, como resultado, a maior parte da espaçonave é um tanque de combustível gigante. A massa de um foguete que fosse a Marte pode ser tanto quanto 78% combustível. Para reduzir peso, precisamos de motores mais eficientes.


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A medida de eficiência de um motor é chamado de “impulso específico”, expressado por quantos segundos uma dada massa de propelente pode se acelerar sob a gravidade da Terra. Por exemplo, se eu tenho uma quantidade de combustível, quantos segundos essa quantidade pode acelerar a si mesmo antes de esgotar? Quanto mais segundos esse combustível queimar, mais eficiente é o motor. Impulso específico pode também ser definido como a velocidade do impulso de escape de um motor, no caso, o matéria voando para fora dele, relativo ao foguete. Um dos motores mais eficientes já construídos é o RS-25 – o motor principal na nave espacial – que atinge um impulso específico de 453 segundos e produz uma velocidade de 4,4 km/s – o que parece bem rápido.

Três motores principais RS-25 a bordo do ônibus espacial Atlantis. (Crédito da Imagem: NASA)


Porém, se quisermos expandir a capacidade de viagem das explorações espaciais, precisamos superar nossos motores mais eficientes. A próxima geração de propulsores espaciais estão vindo em forma de propulsores de íons, que são então exauridos da nave, acelerando-a na direção desejada. Como Newton dizia, reação igual e oposta. Se você atira algo em uma direção, você vai para a outra. Isso não precisa ser o combustível do foguete, e sim apenas os gases ionizados.


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O propulsor Hall-effect é um motor de íon que foi entregue com sucesso as espaçonaves como os satélites Starlink SpaceX. Em comparação aos foguetes, o propulsor Hall pode atingir velocidades de 10 a 80 km/s e um impulso específico de 1000 a 8000 segundos. Porém, apenas podem ser utilizadas em pequena escala, ideal somente para pequenas naves robóticas e satélites, mas precisa ser reproduzida em maior escala para conseguir carregar objetos maiores.

EJEÇÃO DE MASSA


Aqui é onde um novo motor ganha vida – não um propulsor de íon, mas um propulsor de plasma – projetado por Fatima Ebrahimi. O propulsor de plasma é semelhante ao de íon, que utiliza também campos elétricos e partículas carregadas. Gases de partículas eletricamente carregadas também conhecida como plasma – considerada o quarto estado da matéria. Plasma quente faz parte de 99% do Universo obsersvável agitando-se entre as estrelas como o nosso Sol que é por si só, uma bola gigante de plasma. Em eventos dramáticos chamados de Ejeções de Massa Coronal, o Sol pode lançar bilhões de toneladas de plasma para o espaço.


O mecanismo físico catalizadora das ejeções (EMC) é chamada de reconexão magnética. Na superfície do Sol, o plasma é canalizados através de campos magnéticos gerando enormes arcos ou “proeminências” várias vezes maiores que a Terra. As linhas do campo se torcem e esticam sobre a energia magnética até que eles escapam, como um elástico esticado no limite, e reconecta com outras linhas de campo magnético. A reconexão converte energia magnética em energia cinética e aquece e acelera quantidades massivas de plasma pelo espaço a centenas ou até milhares de km por segundo.


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O propulsor de Plasma de Ebrahimi cria reconexões magnéticas similares ao que vemos na coroa solar. Esses plasmoides são exaustados para a criação de impulso. Um motor simulado atingiu um Impulso Específico de 50 mil segundos com velocidade de 500 km/s, muito mais eficiente que os motores de íon projetados. A força gerada também é maior que os motores de íon, mais de 100 Newtons, o que permite carregar muito mais peso em uma viagem.


Outra grande vantagem do propulsor de plasma é poder utilizar praticamente qualquer tipo de gás. O processo de impulsão de Plasma pela reconexão magnética é muito mais significante para o impulso total do que o tipo ou massa do gás usado para gerar os plasmoides. Então, a nave poderia literalmente reabastecer no espaço usando gases encontrados em rochas e asteroides e então continuar sua viagem.


Ebrahimi diz que o próximo passo será construir um protótipo de motor de plasma transformando seu modelo em realidade. Os físicos estrelares podem ser fundamentais para o futuro do nosso planeta, nos trazendo outros mundos e talvez ás outras estrelas.


Matéria elaborada por Iago Siqueira/Conexão GeoClima.


Fonte: Universe Today

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