Motor espacial usa criptônio como combustível

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/10/2011

O novo motor iônico usa gás criptônio, que custa 10 vezes menos do que o gás que vinha sendo usado como combustível até agora.
[Imagem: IFPiLM/Grzegorz Krzyewski]

Criptônio

A propulsão elétrica está literalmente ganhando espaço, conforme a tecnologia é aprimorada e ganha em confiabilidade.

E cientistas poloneses acabam de dar um novo impulso a esses chamados motores iônicos.

A maior parte dos motores iônicos usa gás xenônio, que é muito eficiente, mas extremamente caro.

O Dr. Jacek Kurzyna e seus colegas agora conseguiram substituir o xenônio pelo muito mais abundante e barato gás criptônio.

Motor iônico

Para tirar um foguete da superfície e levá-lo ao espaço, a propulsão química ainda não tem rivais.

No espaço, porém, onde o arrasto aerodinâmico é desprezível, é possível usar tecnologias que geram um impulso muito menor, mas que pode se manter em funcionamento por meses ou anos.

É por isso que os motores iônicos estão sendo cada vez mais usados para o controle de altitude, a transferência de órbitas ou mesmo como sistema principal de propulsão, como foi o caso da sonda lunar SMART-1, da ESA, e da sonda Dawn, da NASA, que recentemente sobrevoou o asteroide Vesta.

Há várias tecnologias de propulsão elétrica, tanto iônica como baseada em nanopartículas.

Motor elétrico de efeito Hall

O motor iônico dos pesquisadores poloneses é baseado no chamado efeito Hall, que converte o gás em um plasma e produz impulso usando uma fonte externa de eletricidade, tipicamente painéis solares.

Em um motor de efeito Hall, as partículas de plasma - íons e elétrons - são carregadas eletricamente, podendo então ser aceleradas por um campo elétrico até altas velocidades, da ordem de 15 a 30 quilômetros por segundo (km/s).

Para comparação, os gases expelidos por um foguete químico tradicional, seja de combustível sólido ou líquido, não passam dos 4 km/s.

E, como o motor iônico pode funcionar por períodos muito maiores, por exigir uma quantidade pequena de combustível, a espaçonave pode ser acelerada continuamente, atingindo velocidades muito elevadas.

Motor de criptônio

O novo motor iônico usa o gás criptônio como propelente, que custa cerca de 10 vezes menos do que o xenônio, tradicionalmente usado.

Embora sejam necessárias energias mais altas para produzir íons de criptônio, eles são mais leves do que os íons de xenônio, o que exige menores tensões de aceleração para atingir a mesma velocidade.

"Nós tivemos que reprojetar a configuração do campo magnético e o circuito magnético apropriado. Alguns elementos tiveram que ser reconstruídos para poder suportar o calor mais elevado," explica Dariusz Daniko, membro da equipe.

O novo motor iônico de criptônio pesa 5 quilogramas e opera com uma potência de cerca de 1 kilowatt, o que o coloca na categoria de potência média - o motor da sonda lunar SMART-1, por exemplo, que usava xenônio, tinha uma potência abaixo dos 2 kW.

A nova tecnologia deverá ter ainda outras aplicações, uma vez que aceleradores de plasma são usados rotineiramente em muitos processos industriais, por exemplo, para a limpeza de superfícies ou para a aplicação de filmes finos, uma técnica necessária para a fabricação de painéis solares.