Propulsão a laser supersônica para foguetes e aviões

Com informações da Applied Optics - 12/11/2014

As deficiências dos motores foguetes podem ser superadas com o uso da técnica de ablação a laser.
[Imagem: Y.Rezunkov/IOIE]

Aviões e foguetes movidos a laser

Engenheiros e escritores de ficção científica têm sonhado há muito tempo com aeronaves e espaçonaves movidas por feixes de luz, em vez dos combustíveis convencionais.

Agora, dois cientistas russos acreditam ter encontrado um meio para melhorar o impulso gerado por um sistema de propulsão a laser, deixando esse sistema inovador a um passo do uso prático.

Segundo eles, uma abordagem híbrida pode ajudar a aumentar a potência de foguetes e permitir que futuras aeronaves passem de Mach 10 - 10 vezes a velocidade do som, eventualmente viabilizando os aviões hipersônicos.

A ideia é usar a potência de um laser em terra para fornecer uma força propulsora adicional para a aeronave ou espaçonave.

Vários sistemas têm sido propostos ao longo dos anos para viabilizar a propulsão a laser.

• Criado motor fotônico, que acionará espaçonaves do futuro apenas com luz

Um dos mais promissores envolve um processo chamado de ablação a laser, no qual um feixe de laser pulsado atinge uma superfície, aquecendo-a e queimando material para criar o que é conhecido como uma pluma de plasma - uma coluna de partículas carregadas que fluem para fora da superfície. Esse efluente é essencialmente um gás de escape, gerando um impulso para o veículo.

Híbrido foguete/ablação a laser

Yuri Rezunkov e Alexander Schmidt idealizaram um novo sistema híbrido que integra um sistema de propulsão por ablação a laser com os bocais cônicos de saída de gases típicos dos motores de foguetes.

A NASA já testou um avião movido a raio laser, um protótipo ultraleve com 1,5 metro de envergadura.
[Imagem: Tom Tschida/NASA]

A combinação dos dois sistemas pode aumentar a velocidade do fluxo de gás para fora do motor. Segundo os cálculos dos dois pesquisadores, a exaustão atinge velocidades supersônicas, além de reduzir a quantidade de combustível queimado.

A eficácia das técnicas de propulsão atuais é limitada por fatores como a instabilidade dos gases à medida que eles fluem através do bocal de escape, bem como pela produção de ondas de choque que "estrangulam" a entrada do bocal, reduzindo o impulso.

Mas estes efeitos podem ser reduzidos com a ajuda de uma pluma de plasma gerada por laser que seja redirecionada de modo a fluir rente às paredes internas do bocal de escape.

Acoplar o jato de plasma com o fluxo de gás normal através do bocal supersônico, garantem os pesquisadores, melhora significativamente o empuxo total gerado pelo motor foguete.

"Resumindo os dados obtidos, podemos prever a aplicação das técnicas de propulsão a laser supersônicas não só para o lançamento de pequenos satélites para a órbita da Terra, mas também para a aceleração adicional de aeronaves supersônicas para alcançar Mach 10 ou mais", disse Rezunkov.

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