Para lançar foguetes a altitudes elevadas o suficiente para ultrapassar da atmosfera do planeta, é necessário um combustível químico poderoso, mas no vácuo do espaço, as coisas são um pouco diferentes. Hoje, as agências espaciais como a NASA utilizam um sistema “híbrido” para aproveitar as vantagens da propulsão elétrica no espaço, e um novo sistema, apelidado de Power and Propulsion Element (PPE), será ainda mais poderoso e econômico.
Quando o veículo espacial consegue sair da nossa atmosfera, os motores começam a funcionar com este sistema elétrico. A grande vantagem é que ele pode reduzir a quantidade de combustível dentro dos tanques em até 90% em comparação com os sistemas de propulsão totalmente química. Isso resulta em economia e redução de peso para os voos espaciais, além de maior flexibilidade de missão. Mas como isso funciona?
De acordo com a NASA, a propulsão elétrica “usa a energia coletada por painéis solares (propulsão elétrica solar) ou um reator nuclear (propulsão elétrica nuclear) para gerar empuxo, eliminando muitas das necessidades e limitações de armazenamento de propelentes a bordo”. A energia produzida é então convertida e usada para ionizar propelentes de gás, e a partir daí há algumas abordagens distintas (como usar a combinação de campos elétricos e magnéticos ou um campo eletrostático) para acelerar os íons e os empurrar para fora do propulsor.
O resultado é uma trilha azul-esverdeada atrás da nave enquanto ela vai ganhando uma velocidade incrível ao longo do tempo. Mas essas não são as únicas vantagens. Por exemplo, uma nave com propulsão elétrica no vácuo do espaço terá total liberdade de desacelerar, acelerar e mudar de direção. Pois é, com combustível químico isso não é possível — o foguete é lançado com a cápsula na ponta e, uma vez no espaço, a cápsula consegue seguir viagem somente na mesma direção para a qual foi empurrada pelo foguete. Em outras palavras, a missão fica dependendo de janelas de lançamento específicas e prazos para alcançar a Lua e planetas como Marte.
Se a nave tiver propulsão elétrica, a única limitação é a quantidade de gás no tanque. O impulso inicial dos propulsores no vácuo é bastante baixo, mas continuará acelerando por meses ou mesmo anos, até atingir velocidades altíssimas — ou desacelerar e mudar de direção, conforme dito. Por enquanto, a NASA usou esse tipo de propelente em missões de sondas espaciais, mas em breve também será utilizado em naves tripuladas.
Em breve, a Gateway (estação espacial que orbitará a Lua) demonstrará as possibilidades da propulsão elétrica do tipo “solar de alta potência”, de acordo com a NASA. A tarefa será utilizar uma espaçonave de 60kW (unidade de potência que equivale a 10³ watts), 50 dos quais podem ser dedicados à propulsão, “tornando-a cerca de quatro vezes mais poderosa do que as espaçonaves de propulsão elétrica atual”. Para isso, não será necessário construir um grande propulsor, bastará uma série de painéis solares gigantes conectados em cadeia no sistema PPE.
Se tudo der certo, este sistema fará com que a Gateway permaneça na órbita da Lua por pelo menos 15 anos, ajudando astronautas a pousarem em qualquer lugar da superfície lunar com grande facilidade. Tudo graças à grande economia de combustível e a capacidade que a estação terá de se mover livremente enquanto estiver em órbita.
E não para por aí, pois a NASA já está pensando em suas primeiras missões tripuladas em Marte. Os veículos que serão construídos para as viagens interplanetária precisarão de cerca de 400 kW-2 megawatts de potência, de acordo com a NASA, que já está estudando as possibilidades para os sistemas de propulsão, incluindo uma combinação de propulsão elétrica e química.
Enquanto Marte ainda parece um pouco distante, planejada para apenas a década de 2030, o Gateway já está bem mais perto de acontecer. A NASA está trabalhando no cronograma do Programa Artemis para garantir que seus astronautas pisem novamente na Lua em 2024 e, para isso, a estação orbital lunar Gateway deve começar a ser construída em 2023.
Fonte: NASA
