Imagine uma vela movida a energia solar que poderia impulsionar uma nave espacial através do vácuo do espaço como um vento que impulsiona uma vela aqui na Terra. A NASA e outras agências espaciais estão levando a ideia a sério e estão trabalhando em várias tecnologias de protótipo. Edward Montgomory é o gerente da área de tecnologia de propulsão a vela solar da NASA. Eles apenas testaram uma vela de 20 metros (66 pés) nas instalações de Plum Brook do centro de pesquisa Glenn em Sandusky, Ohio.
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Fraser Cain - Você pode me dar alguma informação sobre velas solares em geral?
Edward Montgomery - É uma tecnologia em que nossa agência está interessada há algum tempo, mas a história remonta várias centenas de anos a Fredrick Sander na virada do século (19). Em tempos mais recentes, descobrimos que os avanços em algumas áreas específicas tornaram isso algo que realmente precisamos analisar. Os materiais compósitos que foram lançados nos últimos anos, como em equipamentos esportivos fabricados com bastões ultra leves e tecnologia de filmes que, de certa forma, estão relacionados à indústria de materiais e aos campos de circuitos integrados, por exemplo, e aditivos para tintas. Esses campos tornaram possível a construção de estruturas espaciais semelhantes a gossamer, e nunca conseguimos fazer isso até algumas décadas antes (agora) e, quando você consegue diminuir bastante o tipo de massa, então não é preciso muita força para obter alguma aceleração e boa propulsão.
Como a luz pode propulsar a folha de alumínio no espaço?
Essa é uma propriedade muito fascinante que a luz possui; ele realmente não tem massa, então não pode ricochetear em alguma coisa, mas na verdade ele interage com obstruções; ele lhe dá impulso e isso foi teorizado por Einstein e foi comprovado em várias experiências de laboratório.
Qual é a tecnologia que você está testando na NASA agora?
Estamos adotando um conceito particular de vela solar que é uma vela quadrada; possui 4 barras que saem e entre as barras são velas triangulares e esse sistema foi projetado para transportar cargas de tamanho relativamente modesto: a carga útil da Robotic Science. Estamos analisando várias missões no sistema solar interno para estudar a física do Sol e como ele interage com a Terra.
Então você estaria enviando sua vela solar da nossa posição; a órbita da Terra, mais perto do Sol? Parece meio que para mim.
Bem, o impulso que a vela pode produzir é proporcional à força da luz do sol e, à medida que você se aproxima do Sol, a força dessa propulsão aumenta conforme o quadrado da distância à medida que você se aproxima, na verdade, funciona muito mais eficientemente perto do sol. As missões que foram planejadas para examinar o sistema solar externo; quase todos eles envolveram primeiro ir ao sistema solar interno voando perto do Sol e obter um bom impulso e depois sair. Mas as missões de curto prazo que estamos vendo são missões que pairam; eles não vão muito rápido. Existe um ponto de equilíbrio entre a atração gravitacional da Terra e a atração gravitacional do Sol, chamada de ponto de Lagrange, e temos satélites nesse local agora. Isso não requer nenhuma propulsão em particular, mas se você quiser se sentar e pairar em algum ponto mais perto do Sol (para chegar a) naquele ponto específico no espaço, precisará ter algumas capacidades de propulsão e nossos cientistas têm um interesse intenso em querer estar nesse ponto. Você pode imaginar como isso pode ser um local vantajoso para colocar alguns instrumentos entre a Terra e o Sol para entender como é essa propriedade física.
Ok, então eu entendo; seria como se o Sol fosse um fã e você tivesse a sua vela e a deixasse cair em direção ao Sol, a ponto de a força da energia solar sair dela ser perfeitamente equilibrada para manter a vela solar no ponto. Não iria mais longe ou mais perto.
Direita. Está correto.
Que tipo de experimentos você estaria interessado em fazer se pudesse chegar tão perto e conseguir manter a estação?
Sou engenheiro de propulsão, não cientista de pesquisa; eles podem fazer um trabalho muito melhor de explicar exatamente o que estão estudando, mas alguns dos instrumentos que planejam usar medem a magnetosfera, medem partículas de alta energia à medida que passam. De particular interesse é detectar ejeção de massa coronal; esses são os grandes eventos de erupção que acontecem no Sol, que, uma vez que atingem a Terra, podem realmente atrapalhar nossas comunicações e, na verdade, podem prejudicar e destruir equipamentos eletrônicos sensíveis. Esse surto em 1986 causou vários milhões de dólares em danos apenas na América do Norte, por isso queremos poder prever esses eventos quando eles estiverem ocorrendo e se tivermos tempo de aviso suficiente, podemos desligar nosso equipamento ou, em determinadas condições, mantê-lo de se machucar, é importante saber quando uma ejeção de massa coronal está chegando.
O que o futuro poderia esperar dessa tecnologia, com a capacidade de explorar o sistema solar externo?
Bem, esse é um bom argumento. Como acabei de mencionar, essas ejeções de massa coronal também podem ser muito prejudiciais para nossos astronautas, então a NASA está olhando em um futuro próximo para voltar à Lua e Marte, sobre as quais tem havido muita discussão. Precisamos ser capazes de prever quando esses eventos (ejeção de massa coronal) acontecem, para que nossos astronautas possam chegar a refúgios seguros desses eventos; portanto, provavelmente precisaremos desses satélites de aviso posicionados perto da lua e de Marte e possivelmente ao redor o sistema solar para um aviso ao fazer isso. (Depois disso) eventualmente, no futuro, haverá um intenso interesse em querer entender a estrutura do nosso sistema solar fora da órbita de Plutão, particularmente a Heliopause, agora a nave espacial Voyager acaba de entrar nessa região; houve alguns resultados interessantes voltando lá; e há muitas coisas que gostaríamos de saber nessa região do espaço. Um pouco além disso, há algo chamado Nuvem de Oort, que é supostamente a área do espaço em que muitos dos cometas que vemos vivem a maior parte de suas vidas, mas ocasionalmente chegam ao Sol. Portanto, há bastante ciência a ser feita; observação e exploração além das bordas do sistema solar.
Haveria algo diferente na construção de uma vela solar que pudesse viajar para o sistema solar externo, em seguida, no que você está trabalhando agora?
Não precisa ser assim. Você pode usar a tecnologia que estamos buscando agora para fazer esses sinais de ejeção de massa coronal e enviar essa vela em missão. O problema é que levaria ou mais para chegar às nuvens de Oort e sair para a Heliopause. Se pudermos construir uma vela com uma ordem de magnitude ou um décimo do peso para a mesma quantidade de área; com desempenho 10 vezes melhor, se você quiser, então podemos realizar a mesma missão na metade do tempo. Para realmente começar a considerar essa missão, queremos construir velas de melhor desempenho para realmente fazê-lo e fazê-lo durante a nossa vida, Se você for.
Qual é o prazo para o futuro com o protótipo que você está testando e seus planos futuros?
Isso é algo que muitos estudos estão acontecendo na agência no momento; particularmente, existe um comitê consultivo científico que se reúne e determina quais são suas prioridades científicas e que definirá a data necessária para quando as velas estiverem prontas. Quando estiver pronto ... bem, o que temos feito nos últimos 3 anos que culminou nesses testes em Plumbrook é fazer o melhor que podemos no chão para projetar e operar uma vela solar em um ambiente espacial simulado. O próximo passo é subir no espaço e isso será um passo importante. Nós realmente temos que fazer um vôo da vela solar e ver como ela opera no espaço: as cargas na estrutura da vela são muito, muito menores do que aqui no chão. A gravidade coloca uma carga nas velas 4000 vezes maior do que o que o Sol fará. Portanto, um ambiente realmente verdadeiro está no espaço e precisamos levá-lo (a vela) para testá-lo. São mais de 3 a 5 anos para fazer esse tipo de coisa e, em seguida, estará pronto para ser infundido em uma missão científica; 3-5 anos de planejamento da missão espacial nominal e fase de desenvolvimento. Então, dentro da próxima década, certamente, espero ver uma vela solar voando.
