Dirigíveis espaciais terão velas solares inteligentes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/12/2019

Velas solares controladas por cristais líquidos vão alinhar-se automaticamente com o feixe de laser enviado da Terra.
[Imagem: M. Martin/RIT]

Velas de luz

Para tirar fotos de planetas fora do nosso Sistema Solar, alguns pesquisadores estão propondo o uso de uma frota de naves impulsionadas por "velas de luz", versões das velas solares impulsionadas por poderosos lasers disparados a partir da Terra.

O projeto Starshot, por exemplo, que se baseia nesse conceito para fazer a primeira viagem interestelar até Alfa Centauro, já está em andamento.

Mas existem muitos desafios técnicos a serem vencidos antes que suas naves em miniatura saiam da Terra em direção ao espaço profundo.

A boa notícia é que um dos maiores dentre esses desafios, senão o maior, acaba de ser solucionado por um trio de pesquisadores do Instituto Rochester de Tecnologia, nos EUA.

Redes de difração

Ying-Ju Chu e seus colegas descobriram como alinhar as velas solares para que elas não saiam do foco do laser e possam continuar sua viagem sem interrupções.

E a solução é particularmente interessante porque se trata de um mecanismo para que as próprias velas solares mantenham um sistema de autoalinhamento, simplificando o sistema de lasers na Terra.

Em vez de usar espelhos ou materiais reflexivos, como nas velas solares tradicionais, Chu projetou uma arquitetura baseada em redes de difração - a difração é o redirecionamento, ou espalhamento, da onda quando ela encontra um obstáculo -, uma tecnologia óptica que vem sendo largamente explorada, de vídeos 3D holográficos até óptica para satélites artificiais.

As ranhuras, ou grades, que compõem a rede de difração, desviam o raio laser de entrada em ângulo, criando uma força lateral que mantém a vela alinhada com o centro do feixe de luz.

O mecanismo funcionou com precisão em escala de laboratório.
[Imagem: 10.1103/PhysRevLett.123.244302]

Velas solares com autoalinhamento

Os protótipos têm cerca de um centímetro de largura consistindo de duas grades de difração lado a lado. Cada grade é composta por cristais líquidos nemáticos contidos em uma folha de plástico e dispostos em um padrão periódico - o padrão no lado esquerdo desvia a luz para a direita, enquanto o padrão do lado direito desvia a luz para a esquerda.

Os pesquisadores colocaram a vela em um aparelho de medição de força muito sensível e apontaram um feixe de laser para o centro da vela. Qualquer mudança para a esquerda ou para a direita da vela resultou em uma força de centralização na escala de nanonewtons, que efetivamente moveu a vela de volta ao alinhamento com o feixe.

Será necessário investir em testes em condições realísticas, mas a equipe acredita que sua tecnologia de vela solar autocentrante possa guiar sondas espaciais para estrelas distantes ou para alvos mais próximos em nosso próprio Sistema Solar.

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