Uma troca conhecida em naves espaciais encontra uma nova solução
Satélites pequenos muitas vezes são forçados a aceitar uma troca na propulsão. Sistemas químicos fornecem fortes rajadas de empuxo, mas consomem combustível rapidamente, enquanto a propulsão elétrica pode operar com muito mais eficiência, embora normalmente entregue apenas empurrões suaves e contínuos. Pesquisadores do MIT agora descrevem um conceito que pode reduzir essa diferença usando o mesmo propelente nos dois modos.
O trabalho, publicado no Journal of Propulsion and Power, gira em torno de uma arquitetura híbrida que combina um propulsor de eletropulverização com um modo de foguete químico. O ingrediente que viabiliza isso é o ASCENT, um chamado propelente verde anteriormente conhecido como AF-M315E.
Por que o ASCENT está chamando atenção
O hidrazina há muito tempo é um propelente padrão para naves espaciais, mas é difícil e perigoso de manusear. O texto de origem o descreve como tóxico, carcinogênico e corrosivo, com procedimentos de abastecimento que exigem ampla proteção. O ASCENT foi desenvolvido como uma alternativa mais segura e, segundo o material fornecido, também oferece um aumento de cerca de 50% no impulso específico em relação ao hidrazina.
O ASCENT já havia sido testado em voo na Green Propellant Infusion Mission da NASA em 2019. O que chamou a atenção dos pesquisadores do MIT é que ele também é um líquido iônico. Isso importa porque líquidos iônicos podem servir como propelentes para propulsores de eletropulverização, que geram empuxo extraindo íons carregados de um líquido e acelerando-os para o espaço.
Um teste do tamanho de um Lego com empuxo de longa duração
Para verificar se o ASCENT funcionaria nessa função, a equipe usou uma montagem de teste personalizada com câmara de vácuo e levitação magnética para simular condições espaciais. Eles colocaram apenas 1 grama de ASCENT em um pequeno reservatório conectado ao propulsor e aplicaram tensão para produzir empuxo.
O resultado foi modesto em força, mas importante em duração. O experimento gerou empuxo suficiente para girar uma maquete de satélite levitante e continuou operando por até 100 horas. Para satélites pequenos, esse tipo de controle duradouro e eficiente é valioso para manutenção de órbita, ajuste de atitude e mudanças orbitais graduais.
Por que a propulsão em dois modos poderia importar para CubeSats
O verdadeiro apelo não é apenas o fato de o ASCENT funcionar em um propulsor de eletropulverização. É que o mesmo propelente poderia sustentar operações de alto empuxo e alta eficiência em uma única nave. Em princípio, um CubeSat poderia usar propulsão química quando precisasse de uma manobra mais brusca e, depois, mudar para o modo de eletropulverização para controle fino ao longo de períodos mais longos.
Isso reduziria a necessidade de levar sistemas de propulsão separados com propelentes e hardware de suporte diferentes. Para naves em que volume e massa são fortemente limitados, essa simplificação é uma grande vantagem. Ela também pode ampliar as opções de projeto de missão ao permitir que plataformas pequenas façam mais depois do lançamento.
Um passo útil, não um produto acabado
A pesquisa não significa que um motor de dois modos pronto para voo vá surgir da noite para o dia. Testes em laboratório são apenas uma etapa, e a integração em uma nave real traz desafios de armazenamento, lógica de comutação, comportamento térmico, confiabilidade e orçamento total de impulso.
Mesmo assim, o conceito é atraente porque ataca uma limitação crônica no projeto de pequenas espaçonaves. Os CubeSats se tornaram sensores, plataformas científicas e demonstradores tecnológicos cada vez mais capazes, mas a propulsão frequentemente continua sendo uma das restrições mais difíceis. Um sistema de propelente compartilhado que combine capacidade de manobra com resistência tornaria essas naves mais flexíveis e mais independentes.
O ASCENT era inicialmente atraente porque reduzia os encargos de manuseio em comparação com o hidrazina. O trabalho do MIT sugere que ele também pode ser incomumente versátil. Se desenvolvimentos posteriores confirmarem essa promessa, o propelente poderá ajudar a afastar a propulsão de CubeSats da mentalidade de um modo ou outro e levá-la a um modelo mais adaptável de mobilidade espacial.
Este artigo é baseado na cobertura da Universe Today. Leia o artigo original.
Originally published on universetoday.com