Novo conceito de propulsão pode nos levar às estrelas em 2,5 anos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/12/2022

Trajetória curva de ascensão dinâmica no choque de terminação e na heliopausa. (A) esquema da trajetória; (B) simulação numérica da trajetória projetada no plano equatorial; (C) velocidade da espaçonave em função do tempo no voo dinâmico.
[Imagem: Mathias N. Larrouturou et al. - 10.3389/frspt.2022.1017442]

Voo dinâmico

Um trio de pesquisadores está propondo uma nova ideia para a propulsão de espaçonaves, que poderão se tornar mais rápidas usando um conceito conhecido como voo dinâmico.

O voo dinâmico - ou ascensão dinâmica - é uma técnica bem conhecida quando se trata de voo atmosférico, consistindo em obter energia cinética cruzando repetidamente a fronteira entre massas de ar entre as quais existe uma diferença de velocidade horizontal - várias espécies de pássaros usam essa técnica há milhões de anos.

Mathias Larrouturou e seus colegas da Universidade McGill, no Canadá, querem usar o mesmo conceito no espaço.

A ideia envolve criar e usar velas dinâmicas como forma de impulsionar um veículo espacial até que ele possa chegar aos "ventos espaciais", quando então ficaria cruzando entre as massas de vento solar e vento interestelar até ganhar velocidade.

Surfando no choque de terminação

O conceito envolve construir naves capazes de fazer uso do chamado choque de terminação que ocorre em zonas turbulentas, criadas quando ventos estelares de diferentes origens se encontram.

Por exemplo, o vento solar viaja a uma velocidade supersônica até encontrar uma onda de radiação que vem do espaço interestelar. A sonda Voyager 1 cruzou essa região turbulenta em dezembro de 2004, enquanto sua irmã gêmea, a Voyager 2, cruzou o choque de terminação em 2010.

Os pesquisadores demonstraram que a onda de choque existente na fronteira da heliosfera, a bolha protetora criada pelo campo magnético do Sol e pelo fluxo do vento solar, pode ser usada para viagens realmente interestelares.

A espaçonave iria até o choque de terminação e então ficaria surfando em zigue-zague entre as regiões da heliosfera que têm diferentes velocidades de vento - solar e interestelar -, ganhando energia no processo sem precisar usar qualquer propelente. Assim que alcançasse uma velocidade suficiente, ela então partiria rumo às estrelas.

"Uma missão conceitual é definida na qual o voo dinâmico é realizado no choque de terminação da heliosfera, permitindo que uma espaçonave atinja velocidades próximas a 2% de c [velocidade da luz] dentro de dois anos e meio após o lançamento, sem o gasto de propelente. A técnica pode incluir o primeiro estágio de uma missão de vários estágios para alcançar um verdadeiro voo interestelar para outros sistemas solares," escreveu a equipe.

A ideia é ficar navegando nas ondas do choque de terminação até ganhar velocidade suficiente.
[Imagem: Mathias N. Larrouturou et al. - 10.3389/frspt.2022.1017442]

Propulsão por ondas

Claro, para chegar até a fronteira do Sistema Solar será necessária outra forma de propulsão. Para consumir menos energia, a equipe propõe usar velas, que podem ser velas solares, velas magnéticas ou velas de plasma.

Como dentre esses conceitos apenas as velas solares foram demonstradas na prática, mas possuem uma aceleração muito baixa, a equipe recomenda que o próximo passo para validação do seu conceito seja o teste prático das velas magnéticas e velas de plasma - que não necessariamente precisam ser velas no sentido físico - que até agora também estão apenas na teoria.

"A exigência de uma grande área de interação na densidade extremamente baixa da heliosfera impede o uso de uma asa física, mas o uso de ondas de plasma geradas por uma antena direcional compacta para transmitir momento ao meio circundante é viável, com a excitação por ondas R, ondas X, ondas Alfven e ondas magnetossônicas aparecendo como candidatas promissoras," recomenda o trio.

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