Uma simples mudança de design pode fazer um propulsor que nos leva a Marte

Um propulsor Hall está alimentando muitos dos satélites que se movem ao redor da Terra neste momento. Ele precisa de 100 milhões (sim, você leu certo, 100 milhões) de vezes menos combustível do que propulsores químicos. Mas eles nunca foram resistentes o suficiente para levar nada até Marte – até agora.

A estrada para propulsores Hall comuns

Propulsores químicos tradicionais são bem simples. Combustível entra em combustão, os gases são atirados em uma direção específica, e lançam o foguete para o outro lado.

Propulsores de íons são diferentes. Eles contém eletrodos carregados, um ânodo e um cátodo, e permitem que íons carregados positivamente saltem do ânodo para o cátodo. Graças ao impulso, os íons vão “ultrapassar” o cátodo. Sob circunstâncias normais eles são sugados de volta, mas assim que passam pelo cátodo, são atingidos por um feixe de eléctrons que os neutraliza e permite que eles sigam adiante sem interferência do cátodo carregado. Assim, os átomos neutralizados são lançados em uma distância, enquanto o foguete vai na outra.

Esse é um bom sistema, mas exige um ânodo e um cátodo físico. Propulsores do tipo Hall são um pouco diferentes. Eles funcionam da mesma forma como os de íon, mas em vez de cátodos físicos eles usam um cátodo virtual.

Elétrons podem ser presos no espaço com campos magnéticos. Coloque o campo magnético na frente do ânodo e você mantém os elétrons longe. Junte o suficiente desses e eles formarão um eletrodo virtual. Como os íons são muito mais pesados que os elétrons, eles não são atraídos pelo campo magnético, então os íons são lançados em direção aos elétrons como se ele fosse um cátodo normal, e então passam por ele, onde são neutralizados. Isso é um propulsor de tipo Hall, um tubo com um ânodo físico em uma das extremidades, uma nuvem de elétrons servindo como cátodo na outra, e vários íons indo de um lado para o outro.

O novo design

Propulsores Hall são uma ótima tecnologia, mas ainda não boa o bastante para longas missões espaciais. O problema não está no ânodo, cátodo, nem nos íons, e sim no contêiner em que ele fica. O tudo em si perde elétrons. Ele também é atingido por íons e degrada. Ao todo, é possível conseguir cerca de 10.000 horas de uso de um propulsor Hall, o que não é o suficiente para explorações do espaço profundo e nem para ir até Marte.

Então, cientistas do Centro Nacional de Pesquisa Científica da França decidiram remover o tubo. O primeiro design (acima à esquerda) foi um fracasso. O ânodo vermelho deveria ser alinhado com a parede que emitia xênon. Em vez disso, ela forma um campo magnético, permitindo que os elétrons se prendam a ela reduzindo o desempenho.

O novo design (à esquerda) faz uma pequena mudança que permite que o ânodo fique livre desse campo. Esse parece funcionar. A equipe anunciou que, ainda que eles queiram fazer mais mudanças, o desempenho do propulsor é “satisfatório.” E pode “abrir caminho para o desenvolvimento de um propulsor Hall de alta eficiência e sem paredes.” Esse propulsor pode reduzir consideravelmente a quantidade de combustível, e consequentemente o peso, que uma nave espacial precisa para se mover no espaço. E uma missão para Marte com tal propulsor soa bem mais viável. [Leia mais]

Imagem de topo: NASA/JPL-Caltech. Segunda imagem: Julien Vaudolon