Como já vimos anteriormente em nossa série sobre viagens espaciais, estamos muito próximos de voltar a pisar na superfície da Lua. Com muito investimento e trabalho, talvez tenhamos uma base lunar nos próximos anos. Já para Marte entrar para nosso roteiro turístico, talvez ainda demore algumas décadas. Uma viagem tripulada para o Planeta Vermelho ainda seria muito arriscada com as tecnologias atuais.
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Mas se quisermos saltar mais alto, precisaremos de um impulso maior. E quando falamos de viagens pelo Cosmos, esse impulso vem dos motores que podem levar a humanidade ao espaço profundo.
Sim, nós já temos tecnologias para enviar sondas para os planetas mais distantes do Sistema Solar e até para fora dele. As Voyagers, por exemplo, foram lançadas há quase cinquenta anos e já alcançaram o espaço interestelar. Mas uma coisa é enviar uma pequena sonda robótica em viagens que podem durar anos, e outra, completamente diferente, é transportar seres humanos pelo espaço profundo.
Para uma missão tripulada, não basta chegar ao destino. Além das pessoas, precisamos levar alimentos, água, equipamentos e tudo o que será necessário para mantê-las vivas durante a viagem. E quanto mais distante o destino, maior tende a ser o tempo de viagem e maior a quantidade de recursos necessários. Portanto, viagens tripuladas mais distantes só se tornarão viáveis se puderem ser feitas mais rapidamente, e para isso, novas formas de propulsão são necessárias.
Nossos foguetes atuais ainda utilizam motores com a mesma base tecnológica de 70 anos atrás. Basicamente eles queimam combustível produzindo gases muito quentes, que são expelidos em alta velocidade. E pela terceira lei de Newton, a força que expele os gases para trás gera uma força de reação que empurra o foguete para frente.
Engenheiro espacial Werner von Braun em frente aos motores F-1, usados no Saturno V, mesma base tecnológica dos motores mais atuais. – Crédito: NASA
É um princípio relativamente simples, mas extremamente poderoso. Foi graças a ele que conseguimos escapar da gravidade terrestre e colocar seres humanos em órbita, chegar à Lua e enviar sondas para os quatro cantos do Sistema Solar. O problema é que esses motores bebem mais combustível que um Opala 77. São excelentes para uma arrancada, mas se pegar uma estrada mais longa, periga ficar no meio do caminho.
E já vimos que para levar mais combustível precisamos de foguetes maiores, e foguetes maiores precisam de mais combustível. Um problema recursivo e que nos leva à conclusão que talvez estejamos precisando mesmo é de uma nova e revolucionária forma de propulsão.
Propulsor iônico testado pela equipe do Glenn Research Center, da NASA. – Crédito: NASA
Uma das alternativas que já existe é a propulsão iônica, que também funciona baseada na terceira lei de Newton, mas de uma forma muito mais econômica no consumo de propelente. Nos motores químicos, uma grande quantidade de gás é expelida em alta velocidade. Já nos motores iônicos, partículas carregadas são aceleradas eletricamente a velocidades muito maiores. O resultado é um motor com a eficiência de uma Honda Biz. Um empuxo muito pequeno, mas que pode ser mantido por vários meses ou até anos, mesmo com uma quantidade bem pequena de propelente.
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Esse tipo de propulsão já é amplamente utilizada em sondas que exploram o espaço profundo como a Dawn e a DART. Fora os inúmeros satélites que usam essa tecnologia para correções orbitais, como os Starlinks. Mas existe uma consequência importante: acelerar muito uma nave com um empuxo tão pequeno exige tempo. E o tempo, como vimos, é justamente o principal desafio para as missões tripuladas.
Se queremos chegar mais rapidamente a Marte ou destinos ainda mais distantes, precisamos de um motor com a potência do Opala, mas com a autonomia da Honda Biz. Um sistema capaz de produzir mais aceleração sem abrir mão da eficiência. E uma das tecnologias que pode ocupar esse espaço é a propulsão termonuclear.
Propulsor termonuclear NERVA desenvolvido pela Comissão de Energia Atômica (AEC) em parceria com a NASA. – Créditos: AEC/NASA
A ideia é usar um reator nuclear para aquecer um propelente líquido, como o hidrogênio. O propelente aquecido se expande e é expelido pelo bocal, gerando um impulso duas a três vezes maior que o de um foguete químico convencional. Não teria a força do Opala, nem a autonomia da Biz, mas seria suficiente para encurtar a viagem até Marte de oito meses e meio para apenas 3 a 4 meses. Ainda não é o ideal, mas é uma tecnologia que já está sendo testada e, em breve, pode ser utilizada em uma missão real.
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Outra possibilidade é a propulsão eletronuclear. Nesse caso, o reator não aquece diretamente o propelente. Ele produz eletricidade, que alimenta um sistema de propulsão iônica. Teríamos, assim, uma fonte de energia mais eficiente que os atuais painéis solares, o que permitiria motores maiores e mais potentes.
Outra tecnologia que vem se mostrando bastante promissora é a propulsão de magnetoplasma. Como nos motores iônicos, o propelente é ionizado e acelerado por campos eletromagnéticos, mas aqui, o gás ionizado também é superaquecido formando um plasma que atinge temperaturas em torno de um milhão de graus Celsius. Esse processo acelera o gás a dezenas de quilômetros por segundo, gerando um impulso que pode ser de 20 a 30 vezes maior que os propulsores químicos atuais.
Testes de motor de magnetoplasma no Jet Propulsion Laboratory (JPL), da NASA. – Créditos: NASA/JPL
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Motores de magnetoplasma podem ter seu empuxo ajustado dinamicamente, permitindo maior potência, para um lançamento, ou maior autonomia, para longas viagens no espaço. Entretanto, como eles consomem muita energia elétrica, só seriam viáveis se abastecidos por um reator nuclear. Além disso, as elevadas temperaturas em que eles operam adicionam um desafio extra para a engenharia. Ainda assim, essa seria uma boa aposta para os motores que podem nos levar ao espaço profundo.
Ainda não sabemos quando a humanidade vai finalmente expandir suas fronteiras para Marte e para os mundos ainda mais distantes. E também não sabemos quais dessas tecnologias estarão nos levando quando esse momento chegar. Mas uma coisa é certa: para saltar mais alto, é preciso um impulso maior. E são os nossos sonhos, a vontade de conhecer o Universo, que nos motivam a continuar encontrando soluções capazes de nos levar mais longe.
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As novas tecnologias de propulsão são, evidentemente, fundamentais. Mas não podemos imaginar que elas sejam passagens definitivas para nossos próximos destinos espaciais. Afinal, a propulsão não é o único desafio que precisamos superar para alcançar o espaço profundo.
Aviso importante
Marcelo Zurita é colunista do nosso site e as opiniões do artigo não representam, necessariamente, a opinião do Olhar Digital.
Marcelo Zurita
Pres. Associação Paraibana de Astronomia; membro da Sociedade Astronômica Brasileira; diretor técnico da Rede Brasileira de Observação de Meteoros – e coordenador regional do Asteroid Day Brasil
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Tags: exploração espacial OLHAR ESPACIAL viagem espacial
