Um propulsor de efeito Hall poderia equipar o LOP-G
– Notícias de 3 de março de 2019 –
O propulsor de íons X3 é um projeto muito interessante do programa Next Leap da NASA. O objetivo deste programa é desenvolver algumas das tecnologias que irão explorar ainda mais o sistema solar. X3 é um propulsor de efeito Hall. Isso significa que ele usa campos elétricos e magnéticos para ionizar e acelerar um gás neutro, o xenônio.
Propulsores de efeito Hall têm sido usados para aplicações espaciais há décadas. O que distingue o propulsor de íons X3 é sua alta potência e sua grande modularidade. O motor desenvolvido pela NASA e pela Força Aérea dos EUA é composto por três canais concêntricos de aceleração.
O propulsor de íons X3 pode operar com uma potência elétrica de até 200 kilowatts, energia suficiente para alimentar uma pequena vila na Terra. Isso permitiu definir registros de impulso para um propulsor de efeito Hall: 5,4 Newton em uma corrida de teste em 2018. Essa é a força que você sente quando segura um prato de manteiga na mão, o que é muito pouco. Mas os propulsores de efeito Hall são projetados para funcionar continuamente por semanas e até meses, o suficiente para fornecer uma aceleração real. Esse poder relativamente alto torna possível imaginar muitos aplicativos para o propulsor de íons X3.
A NASA quer equipar sua estação espacial lunar, a LOP-G, com um módulo de propulsão elétrica. Vai levar um motor de alta potência, talvez até vários, para efetivamente manter o LOP-G em órbita. O contrato para a construção deste primeiro módulo do LOP-G deve ser adjudicado na primavera de 2019. Talvez possamos ouvir sobre o propulsor de íons X3 na época.
Um aglomerado X3 rodando a 800 kilowatts também deve ser capaz de impulsionar uma missão habitada em Marte. É isso que a equipe de desenvolvimento de projetos pensa. Mas é difícil fornecer tal poder a uma espaçonave. Isso requer a instalação de enormes painéis solares ou o uso de energia nuclear.
O enorme impacto do motor iônico na exploração espacial
Em um motor iônico, o xenônio é bombardeado pela primeira vez por elétrons para formar um plasma ionizado. É então acelerado através de grades que têm uma grande diferença no potencial elétrico. O resultado é impressionante, o feixe ionizado forma um halo azulado que lembra os filmes de ficção científica. O empuxo produzido ainda é pequeno, cerca de 90 millinewtons. Isso está perto do empuxo de uma folha de papel colocada na mão.
Em 1998, a NASA lançou a sonda espacial Deep Space 1, sua primeira espaçonave de exploração com um sistema de propulsão iônica. O Deep Space 1 provou que com painéis solares e algumas dezenas de quilos de xenônio, uma sonda espacial pode executar uma missão bem além do sistema Terra-Lua. A propulsão iônica demonstrou todo o seu potencial para missões espaciais de baixo custo, que podem transportar apenas uma quantidade limitada de propelente. A NASA decide rapidamente apostar nesse primeiro sucesso.
Esta tecnologia de propulsão inovadora permite considerar novos objetivos. A propulsão iônica torna possível alcançar certos destinos gastando dez vezes menos propelente do que com um motor químico, desde que seja paciente. As acelerações fornecidas são minúsculas, então você precisa executar um mecanismo de íons por meses ou anos para produzir uma aceleração significativa. Um motor iônico também precisa de uma fonte de alimentação, e apenas os painéis solares podem fornecer energia para fazê-los funcionar, o que limita um pouco as possibilidades, porque além da órbita do planeta Marte os painéis solares se tornam quase inúteis.
Motor iônico da Universidade de Michigan quebra recordes de potência
– Notícias de 13 de março de 2018 –
Motores iônicos prometem um futuro brilhante para a exploração espacial. Sua maior força é o baixo consumo de propulsores e sua maior fraqueza é a falta de energia. O desenvolvimento de um motor elétrico de alta potência seria, portanto, um avanço tecnológico que daria uma grande vantagem para explorar o sistema solar e talvez colonizá-lo. Uma equipe da Universidade de Michigan está trabalhando com a NASA para desenvolver e testar um propulsor de efeito Hall chamado X3. Este propulsor quebrou todos os recordes de poder e empuxo. Ele foi capaz de operar a uma potência de 102 kilowatts por um impulso de 5,4 Newton. Ele bate o recorde de impulso de um propulsor de efeito Hall em mais de 60%.
A propulsão iônica é uma das possibilidades que a NASA está explorando para uma jornada marciana. O X3 é atualmente capaz de operar até cem kilowatts. Com um sistema rodando a 500 quilowatts ou até 1 megawatt, esse tipo de motor se tornaria poderoso o suficiente para alimentar missões habitadas além da órbita lunar. Para obter mais potência em comparação com os propulsores de efeito Hall convencionais, a Universidade de Michigan projetou uma série de anéis para canalizar o plasma. O propulsor é bastante imponente: quase um metro de diâmetro. Imaginamos que, se quisermos multiplicar o poder por dez, o propulsor terá que ser enorme. Para o X3 realmente se provar, ele tem que realizar um teste de operação em potência máxima por um longo tempo. A propulsão iônica é de fato interessante somente se a baixa potência for compensada por durações muito longas. O X3, portanto, passará por um teste de 100 horas no próximo ano.
O próximo passo será integrar o X3 em um design criado pela empresa Aerojet Rocketdyne. Esta empresa será responsável por projetar um sistema de fornecimento de energia e um sistema de fornecimento de xenônio para o motor. Em seu projeto final, o X3 deve ser capaz de rodar até 200 kilowatts e ser alimentado por painéis solares. Esta é a principal dificuldade: os 2500 metros quadrados de painéis solares da Estação Espacial Internacional (ISS) produzem apenas 120 quilowatts de energia elétrica, nas melhores condições. A superfície do painel solar necessária seria enorme para uma nave espacial cujo sistema de propulsão requer apenas 200 quilowatts e ao qual devem ser adicionadas as necessidades elétricas da própria missão.
Imagem da NASA (Domínio Público), via Wikimedia Commons
Fontes