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Novo motor promete transformar satélites em exploradores

Pesquisadores buscam financiamento para testar tecnologia de propulsão miniaturizada de alta eficiência

Ben Longmier – University of Michigan
Concepção artística de um pequeno CubeSat equipado com o novo sistema Propulsor Ambipolar CubeSat, ou CAT.
Por Mike Wall e SPACE.com

Pesquisadores planejam lançar um pequeno satélite para a órbita terrestre e mais além dentro de 18 meses, em um teste fundamental de uma nova tecnologia de propulsão que poderia ajudar a reduzir os custos da exploração planetária em um fator de mil.

Os cientistas e engenheiros estão desenvolvendo um novo sistema de propulsão a plasma projetado para CubeSats [NT: Abreviação de ‘satélites cúbicos’. É uma tecnologia relativamente antiga – começou mais ou menos em 1999 – de satélites em miniatura feitos com componentes ‘acessíveis’] ultra-pequenos. De acordo com eles, se tudo der certo, pode ser possível lançar uma missão para detectar vida em Europa, a lua oceânica de Júpiter,  ou para outros mundos intrigantes, por apenas US$1 milhão no futuro não muito distante.

“Nós queremos capacitar missões que atualmente custam cerca de US$1 bilhão, ou talvez US$500 milhões, explorem, por exemplo, as luas de Júpiter e Saturno”, explica o líder do projeto, Ben Longmier, físico de plasma e professor assistente da University of Michigan.   

Para dar início ao empreendimento, Longmier e sua equipe lançaram uma campanha de financiamento coletivo no website Kickstarter em 4 de julho. Eles esperam levantar no mínimo US$200 mil até 5 de agosto, o que deve ser suficiente para mandar o propulsor miniatura para sua primeira viagem espacial.

Tecnologia de propulsores em miniatura

CubeSats são satélites pequenos e baratos que pesam cerca de cinco quilogramas. No momento, eles geralmente ficam restritos à órbita terrestre, onde circulam passivamente até suas órbitas decaírem e eles queimarem até a morte na atmosfera do planeta.

Mas, de acordo com Longmier e seus colegas, o novo sistema de propulsão – que a equipe chama de Propulsor Ambipolar CubeSat, ou CAT – poderia mudar tudo isso, transformando esses veículos espaciais diminutos em sondas interplanetárias.

O CAT é um motor de plasma que gera propulsão acelerando gás ionizado superaquecido por uma câmara de descarga. O propulsor CAT é ativado por paineis solares, e ímãs permanentes direcionam o plasma para trás do satélite.

O CAT tem um conceito semelhante ao motor de íons que move o satélite Dawn, da Nasa, que orbitou o protoplaneta Vesta durante mais de um ano e que agora está viajando para estudor Ceres, o maior corpo no principal cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter. Durante longos períodos de tempo, esses propulsores podem acelerar satélites a velocidades maiores que as alcançáveis por foguetes químicos.

Mas com o CAT, tudo precisa funcionar em escala micro. De acordo com os pesquisadores, o propulsor e os sistemas de energia pesarão menos de 500 gramas, enquanto o suprimento de propelente – provavelmente iodo ou água, ainda que muitas substâncias diferentes possam ser usadas – ficará limitado a 2,5kg.

Ainda de acordo com os pesquisadores, a maioria dos componentes do CAT serão construídos e testados individualmente, e a equipe está fazendo um bom progresso para incorporá-los em um todo unificado.

“Os obstáculos que existem no momento são colocar nosso propulsor recém-projetado para funcionar. Nós achamos que vamos precisar de três semanas para fazer isso”, contou Longmier à SPACE.com. “Nós realmente estamos acelerando e entrando em funcionamento total no momento”.

Para a órbita terrestre e além

O principal objetivo da nova campanha do CAT no Kickstarter é levantar dinheiro suficiente para testar o motor na órbita terrestre. De acordo com Longmier, a equipe está planejando lançar sua primeira sonda dentro dos próximos 18 meses, apesar de ser possível tirá-la do chão antes disso.

A equipe também planeja enviar a sonda equipada com o CAT de primeira viagem para o espaço profundo – não até Europa ou a Encédalus, a lua de Saturno cheia de gêiseres, mas longe o bastante para demonstrar as capacidades do CAT.

Para saber mais sobre, ver site http://www.space.com/9921-enceladus-saturn-refreshing-secret.html, (em inglês)

“Nosso objetivo secundário é tirá-la da órbita da Terra e provar para a comunidade que funciona”, explica Longmier. “Se realmente funcionar, será muito mais fácil conseguir financiamento e receber concessões no sentido tradicional”.

Levantar US$200 mil deve tornar tudo isso possível, enquanto atingir outros objetivos de financiamento permitirá que a equipe do CAT cumpra “objetivos adicionais”. Se a campanha do Kickstarter arrecadar US$500 mil, por exemplo, a equipe acelerará sua viagem espacial adquirindo um lançamento comercial, enquanto arrecadar US$900 mil permitirá uma “corrida espacial” entre dois CubeSats para escapar da órbita terrestre. 

Longmier e sua equipe principal da University of Michigan estão trabalhando com especialistas de várias instituições, incluindo três centros diferentes da Nasa – o Centro de Pesquisa Ames em Moffett Field, o Laboratório de Propulsão a Jato em Pasadena, ambos na Califórnia, e o Centro de Pesquisa Glenn em Cleveland, Ohio.

A empresa de mineração de asteroides, Planetary Resources, é outra entre seus parceiros. Essa companhia, financiada por bilionários, que conta com os executivos do Google Larry Page e Eric Schmidt entre seus investidores, está interessada em possivelmente usar sondas equipadas com o CAT para realizar o reconhecimento próximo de asteroides com baixo custo. “É aí que nós entramos”, observa Longmier, “enviando uma pequena sonda como batedora, um radiofarol, para marcá-lo com ondas de rádio”.  

De acordo com membros da equipe do CAT, a marcação de asteroides é apenas uma das muitas aplicações potenciais da tecnologia. Uma frota de CubeSats movidos a CAT também poderia fornecer acesso global e barato à Internet, por exemplo, ou estudar os impactos de erupções solares nas vizinhanças da Terra, ajudando cientistas a melhor compreender e prever o clima espacial.

E então existe a tentação de criar missões simples, de US$1 milhão, para detectar vida em Europa, Encélado, ou outros mundos distantes e intrigantes. De acordo com Longmier, esses esforços podem ser possíveis em breve, graças ao CAT, à eficiência cada vez maior de paineis solares, à redução do tamanho de microprocessadores e a outros avanços tecnológicos.

“Acho que nós temos a oportunidade – pela primeira vez, mais ou menos, na história – de verificar se podemos realizar essa detecção de vida dentro de nosso próprio sistema solar”, comentou Longmier. “Não apenas observá-los, mas ir até lá e levar sensores, fazer medições in situ, voar através das plumas de Encélado com uma pequena sonda. Nós achamos que podemos fazer isso no futuro relativamente próximo”.

Para saber mais sobre o motor CAT e a campanha do Kickstarter, visite: http://www.kickstarter.com/projects/597141632/cat-a-thruster-for-interplanetary-cubesats (en inglês)