Um estudo recente apresentado à Acta Astronautica investiga o potencial de uso de velas solares de aerografite para viagens a Marte e ao espaço interestelar. Tal tecnologia poderia reduzir drasticamente tanto o tempo quanto o combustível necessários para tais missões. Este estudo surge em meio a pesquisas contínuas sobre o uso de velas solares, conduzidas por inúmeras organizações, juntamente com a bem-sucedida missão LightSail2 da The Planetary Society. O estudo indica o potencial de desenvolver sistemas de propulsão mais rápidos e eficientes para missões espaciais de longa duração.
“O sistema de propulsão de vela solar tem potencial para entrega rápida de pequenas cargas (sub-quilograma) em todo o sistema solar”, afirma o Dr. René Heller, astrofísico do Max Planck Institute for Solar System Research e co-autor do estudo, em declaração ao Universe Today. “Comparado à propulsão química convencional, que pode transportar centenas de toneladas de carga para a órbita terrestre baixa e entregar uma grande parte dela à Lua, Marte e além, isso pode parecer insignificante. No entanto, o principal valor da tecnologia de vela solar é a velocidade.”
Diferentemente dos foguetes convencionais, que dependem de combustível na forma de combustão de produtos químicos para gerar força, as velas solares não necessitam de combustível. Elas utilizam a luz solar como mecanismo de propulsão, com as grandes velas capturando fótons solares de maneira semelhante às velas de um barco ao vento. Quanto mais tempo as velas solares são implantadas, mais fótons são capturados, aumentando progressivamente a velocidade da espaçonave.
Para o estudo, os pesquisadores realizaram simulações sobre a velocidade que uma vela solar feita de aerografite, com massa de até 1 quilograma (incluindo 720 gramas de aerografite e área transversal de 104 metros quadrados), poderia alcançar Marte e o meio interestelar, também chamado de heliopausa. Foram usadas duas trajetórias da Terra: transferência direta para fora e métodos de transferência para dentro.
O método de transferência direta envolveu a vela solar sendo implantada e partindo diretamente de uma órbita polar ao redor da Terra. Os pesquisadores determinaram que, para obter os melhores resultados em termos de velocidade e tempo de viagem, Marte deveria estar em oposição (diretamente oposto à Terra em relação ao Sol) no momento da implantação e partida da vela solar. Para o método de transferência para dentro, a vela solar seria entregue a aproximadamente 0,6 unidades astronômicas (UA) do Sol por meio de foguetes químicos convencionais, onde seria implantada e iniciaria sua jornada para Marte ou a heliopausa.
Julius Karlapp, Assistente de Pesquisa na Dresden University of Technology e autor principal do estudo, destaca as propriedades únicas do aerografite. “Com sua baixa densidade de 0,18 quilogramas por metro cúbico, o aerografite supera todos os materiais convencionais de vela solar”, afirma. “Comparado ao Mylar, por exemplo, a densidade é quatro ordens de magnitude menor. Assumindo que o empuxo desenvolvido por uma vela solar depende diretamente da massa da vela, a força de empuxo resultante é muito maior. Além da vantagem de aceleração, as propriedades mecânicas do aerografite são impressionantes.”
As simulações revelaram que os métodos de transferência direta e para dentro resultaram na vela solar alcançando Marte em 26 e 126 dias, respectivamente. Para a jornada à heliopausa, os tempos foram de 5,3 e 4,2 anos, respectivamente. Atualmente, as viagens a Marte levam entre 7 e 9 meses, ocorrendo durante janelas de lançamento específicas a cada dois anos. As sondas Voyager 1 e 2 da NASA levaram aproximadamente 35 e 41 anos, respectivamente, para alcançar a heliopausa.
Os pesquisadores destacam que um grande desafio no uso de velas solares é a desaceleração ao chegar ao destino, especificamente Marte. Eles mencionam a aerocaptação como uma solução potencial, mas admitem que ainda é necessário mais estudo. “Manobras de aerocaptação para trajetórias hiperbólicas (como voar da Terra para Marte) usam a atmosfera para reduzir gradualmente a velocidade devido ao arrasto”, explica o Dr. Martin Tajmar, físico e Professor de Sistemas Espaciais na Dresden University of Technology.
Enquanto a tecnologia de vela solar foi proposta pela NASA já na década de 1970, um exemplo recente é o NASA Solar Cruiser, programado para lançamento em fevereiro de 2025. Quais novas descobertas os pesquisadores farão sobre a tecnologia de vela solar nos próximos anos e décadas? Só o tempo dirá, e é por isso que a ciência é tão fascinante e essencial.
Fonte:
https://www.universetoday.com/163333/solar-sails-could-reach-mars-in-just-26-days/
