Esta nave espacial poderia "flutuar" em mundos sem atmosfera
Por Wyllian Torres | Editado por Patricia Gnipper | 21 de Dezembro de 2021 às 17h10
Um novo conceito mostra um veículo espacial capaz de flutuar sobre a superfície da Lua e outros corpos celestes a partir da carga superficial local. O trabalho está sendo desenvolvido por engenheiros do Massachusetts Institute of Technology (MIT), envolvendo uma pequena nave parecida com um disco voador que seria suspensa por feixes de íon.
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Embora a atmosfera de Marte não seja tão espessa como a da Terra, ela permite que aeronaves como a Ingenuity decolem acima de sua superfície, mas a Lua e ouros corpos, como asteroides, não possuem o mesmo ambiente. Por isso, um veículo capaz de levitar por meio da carga elétrica no solo seria uma alternativa.
A carga superficial presente na Lua é forte o suficiente para levitar a poeira lunar a mais de um metro acima do solo — o mesmo princípio pelo qual a eletricidade arrepio os nossos fios de cabelo. Trabalhos anteriores apresentaram conceitos parecidos com o do MIT, mas eram limitados a pequenos corpos.
De acordo com a equipe do MIT, o conceito se assemelha a um disco voador que usa pequenos feixes de íons para levitar o veículo enquanto aumento a carga natural da superfície. O resultado é uma força repulsiva entre o pequeno disco e o solo que não necessita de muita energia.
Nos modelos, a equipe estimou que o aumento dos íons geraria a força necessária para levitar um veículo de até 1 kg sobre a superfície da Lua ou asteroides. “Pensamos que uma missão futura poderia enviar pequenos robôs pairando para explorar a superfície da Lua”, disse Oliver Jia-Richards, principal autor do estudo.
Nave suspensa por feixes de íon
Para a levitação, a equipe determinou o uso de propulsores de ións miniaturizados, conhecidos como fonte de íons de líquido iônico. Os pequenos propulsores são conectados a um reservatório de líquido iónico feito sal fundido em temperatura ambiente.
Ao aplicar uma tensão, os íons presentes no líquido são carregados e liberados em forma de feixes através das pequenas saídas dos propulsores, gerando certa força. A equipe se inspirou no conceito de planador eletrostático da NASA. Eles queriam saber se um rover com esse sistema de propulsão conseguiria levitar sobre a Lua.
Em modelo, os engenheiros usaram um rover em formato de disco com propulsores que fossem capazes de o carregar. Enquanto os feixes de íons positivos eram liberados, o veículo adquiriu uma carga semelhante à encontrada na superfície lunar, mas insuficiente para fazê-lo decolar.
Então, eles decidiram apontar propulsores adicionais para o solo para aumentar a carga da superfície. O impulso resultaria na força necessária para tirar o veículo do chão. Em um modelo matemático simples, a equipe descobriu que, na teoria, o conceito poderia funcionar.
Seguindo estes resultados, um rover pesando até 1 kg poderia levia a um centímetro do chão de um asteroide como o Psique, com uma fonte de íons de 10 quilovolts. Na Lua, o veículo precisaria de mais energia para alcançar a mesma altura, aproximadamente 50 quilovolts.
Testando o conceito
Em laboratório, os engenheiros produziram um veículo hexagonal de 60 gramas do tamanho de uma mão adulta. Um propulsor de íon foi instalado apontando para cima enquanto quatro para baixo em um superfície de alumínio com duas molas para neutralizar a gravidade da Terra.
Todo o sistema foi inserido em uma câmara de vácuo para simular um ambiente sem ar, esperado em outros corpos celestes. Uma haste de tungstênio foi aplicada nas molas para medir o quanto de força os propulsores produziriam. O resultado do experimento seguiu as previsões apontadas nos modelos.
Ainda assim, Jia-Richards disse que o conceito ainda previsa ser revisado, pois o estudo não considerou como os íons se comportariam em altitudes mais elevadas. “Em princípio, com uma modelagem melhor, poderíamos levitar a alturas muito maiores”, ressaltou.
Os propulsores poderiam ser usados em missões para a Lua e asteroides, de modo que os rovers pousassem com segurança nesses terrenos acidentados. “Com um veículo espacial levitando, você não precisa se preocupar com rodas ou peças móveis”, apontou o co-autor Paulo Lozano.
O estudo foi apresentado na Journal of Spacecraft and Rockets e foi parcialmente apoiado pela NASA.