5 tecnologias verdes para viagens espaciais interplanetárias

Em 20 de julho de 1969, quatro dias após o lançamento no espaço, o módulo de comando e serviço da Apollo 11 Columbia pousou na lua da Terra . As pessoas assistiam à televisão e sintonizavam estações de rádio para acompanhar o pouso dramático. Foi o culminar de anos de trabalho duro e treinamento. Projetar um veículo capaz de transportar humanos à Lua e de volta à Terra com segurança foi um desafio.

O Columbia retornou com segurança à Terra em 21 de julho de 1969. A missão inteira durou 195 horas, 18 minutos e 35 segundos - um pouco mais de oito dias. A distância da Terra à Lua em julho de 1969 era de aproximadamente 358.342 quilômetros. Isso pode fazer com que seu deslocamento diário pareça insignificante, mas ainda é apenas um pulo, pule e pule em comparação com uma visita a um planeta vizinho.

Uma viagem a Vênus, o planeta vizinho mais próximo da Terra, exigiria que você cruzasse 0,6989 unidades astronômicas de espaço em média. Isso é pouco menos de 65 milhões de milhas ou cerca de 104,5 milhões de quilômetros. E as condições em Vênus não são ideais para uma fuga - a temperatura da superfície do planeta é de 460 graus Celsius (860 graus Fahrenheit). Uma aposta de férias melhor é uma viagem a Marte ou a uma de suas luas, mas eles estão ainda mais longe.

Com essas grandes distâncias em mente, é importante criar sistemas eficientes que usem o mínimo de recursos possível. Caso contrário, sair do chão pode se tornar um problema. Por sua própria natureza, as viagens interplanetárias precisam ser verdes para funcionar. Temos cinco tecnologias, não listadas em nenhuma ordem específica, que podem ajudar os humanos a atingir o incrível objetivo de pisar em outro planeta.

1. Combustível Verde
2. Elevadores Espaciais
3. Fusão
4. Velas Solares
5. Reciclagem de Água

São necessários muitos recursos para colocar um veículo no espaço. Nem todos esses recursos são inofensivos. A hidrazina, usada em combustível de foguete, é um poderoso propulsor. Mas também é tóxico e corrosivo. Organizações como a NASA estão agora procurando alternativas de propulsores verdes à hidrazina.

Idealmente, o novo propulsor seria menos perigoso de manusear do que o combustível de foguete atual , reduzindo os custos de organização de uma viagem espacial. Também deve se decompor em componentes inofensivos, eliminando o risco de poluir o meio ambiente.

Desejar uma alternativa verde à hidrazina não faz um novo propulsor aparecer magicamente. É por isso que a NASA convidou empresas e organizações para apresentar demonstrações tecnológicas de propulsores alternativos. Em fevereiro de 2012, a NASA anunciou que aceitaria propostas até o final de abril. Uma proposta vencedora pode render até US$ 50 milhões.

Reduzir o impacto ambiental dos lançamentos é um grande trabalho. Para lançar um ônibus espacial em órbita, a NASA usou dois propulsores de foguetes sólidos, cada um carregando 1 milhão de libras (453.592 kg) de propelente. O próprio ônibus espacial carregava meio milhão de galões (1,9 milhão de litros) adicionais de combustível líquido [fonte: NASA ].

Listar todos os desafios relacionados ao transporte de humanos com segurança para outro planeta poderia encher um livro ou três. Mas um dos problemas mais difíceis de resolver tem tudo a ver com peso. Quanto mais pesada for uma espaçonave, mais combustível ela precisa para escapar da gravidade da Terra .

Uma viagem para outro planeta duraria vários meses. Supondo que você vá se estabelecer em um novo planeta ou planejar uma viagem de volta, precisará de muitos suprimentos para mantê-lo vivo. Esses suprimentos têm peso e volume, exigindo mais combustível para você subir no espaço em primeiro lugar.

Uma solução potencial para este problema é construir um elevador espacial . É assim que funciona: Colocamos algo com muita massa em órbita geossíncrona ao redor da Terra -- isso significa que ficará em órbita acima de um ponto fixo na superfície do planeta. Em seguida, prendemos um cabo entre a massa em órbita e um ponto de ancoragem na Terra. Agora tudo o que temos a fazer é construir um elevador que possa subir o cabo para o espaço!

Parece ficção científica, mas muitos engenheiros e cientistas estão trabalhando na construção de elevadores espaciais. Comparado ao lançamento de um foguete no espaço, um elevador espacial é uma pechincha. O elevador poderia levar equipamentos e até humanos para o espaço. Uma vez lá, poderíamos montar peças de naves espaciais e construir uma nave no próprio espaço. Não há necessidade de lançar a nave da Terra porque ela já estará em órbita.

Uma vez no espaço, seja lançando um foguete ou partindo de uma estação espacial , você precisará de alguma maneira de impulsionar sua espaçonave em direção ao seu destino. Isso pode exigir que você carregue uma fonte de combustível a bordo. Idealmente, você terá um sistema eficiente para que não precise dedicar muito espaço para transportar combustível. Uma solução potencial é a fusão.

A fusão é o método pelo qual o sol gera energia. Sob intensa pressão e calor, os átomos de hidrogênio colidem uns com os outros e formam hélio. O hidrogênio tem um único próton e o hélio tem dois deles. Durante esse processo em que dois átomos de hidrogênio se fundem há uma liberação de nêutrons e energia.

Mas há um grande problema - não descobrimos como usar a fusão para gerar energia de maneira confiável e sustentável. O processo requer quantidades incríveis de calor e pressão. Apenas gerar as condições necessárias para a fusão pode exigir uma grande quantidade de energia por si só. O objetivo é chegar a um ponto em que possamos iniciar a fusão e manter o processo enquanto colhemos energia. Nós não estamos lá ainda.

Se chegarmos lá, a fusão pode ser uma boa escolha para alimentar as naves espaciais. Poderíamos colher uma grande quantidade de energia de uma quantidade comparativamente pequena de combustível. A fusão poderia gerar a energia necessária para operar os propulsores para permitir ajustes em voo à medida que voamos para o próximo planeta. Mas ainda não se sabe se a fusão é uma opção prática.

Isso é frio, cara

Ainda mais evasivo do que um reator de fusão em funcionamento é aquele que operará em temperaturas relativamente baixas. O consenso científico é que a fusão a frio não é prática e pode ser impossível [fonte: Park ].

Outra alternativa para explodir em direção a planetas distantes usando propulsores de foguetes é navegar até lá. Mas para que servem as velas em um ambiente sem vento? Entre na vela solar !

As velas solares usam o sol como motor. O sol emite fótons - as unidades básicas de luz. Sabemos que os fótons agem como ondas e partículas. Os fótons podem parecer insubstanciais para nós aqui na Terra, mas eles exercem uma força sobre os objetos quando entram em contato com eles. Isso inclui velas solares.

Uma vela solar é feita de um espelho ultrafino que se estende por uma grande área. Quando os fótons atingem o espelho , eles exercem uma força e empurram a vela. A vela é atingida por bilhões de fótons - o suficiente para empurrar a vela e qualquer coisa que ela possa estar puxando pelo espaço.

No início, viajar em um veículo puxado por uma vela solar seria muito chato. Você não teria muito empuxo inicial como faz com um foguete. Mas o poder desses fótons não pode ser negado, e sua espaçonave continuaria a acelerar muito além do ponto que um propulsor poderia controlar. Você não só não precisa se preocupar em abastecer sua espaçonave para viagens interplanetárias, como também chegará ao seu destino mais rápido!

As velas solares podem funcionar bem no espaço, mas não são projetadas para tirar uma nave da superfície de um planeta. Para isso, ainda teríamos que usar foguetes ou construir a espaçonave em órbita. E uma vela solar pode ser capaz de nos levar a outro planeta, mas sem outros meios de deixar nosso novo mundo, ficaríamos presos lá. Mas para uma viagem só de ida para outro planeta, uma vela solar pode ser a coisa certa - e você nunca precisa se preocupar em ficar sem combustível.

Impulsionar uma nave espacial para nos levar a outro planeta é apenas um desafio. Outra é garantir que tenhamos os recursos para nos mantermos vivos a bordo de nossa espaçonave enquanto nos dirigimos ao nosso destino. Mesmo uma visita a um planeta próximo exigiria meses de viagem. Com peso e espaço tão valiosos, como você determina quanta água levar e como você a gerencia?

Dizer que cada gota de água a bordo de uma espaçonave é preciosa é um eufemismo. A bordo da Estação Espacial Internacional existem sistemas que reciclam 93% da água utilizada [fonte: NASA ]. Os processos purificam a água para que ela possa ser usada repetidamente, reduzindo a necessidade de enviar mais água da Terra.

Isso significa que a água cinzenta - a água residual produzida após a limpeza de pratos, roupas ou mesmo pessoas - pode ser transformada em água potável novamente. Mas isso não é tudo! Até o suor e, sim, a urina são processados. Tudo é filtrado e apenas água pura permanece.

A água residual se move para um destilador. O destilador gira para simular a gravidade - caso contrário, os contaminantes no líquido não se separariam. A água passa por um sistema de filtragem que usa materiais como carvão e compostos químicos para se ligar aos contaminantes, deixando apenas a água passar.

Um vôo espacial longo não terá a chance de pegar mais água ao longo do caminho. Conservar cada gota possível será uma necessidade. E parte dessa tecnologia pode até chegar aos sistemas aqui na Terra.

Nota do autor: 5 tecnologias verdes para viagens espaciais interplanetárias

Tecnologia verde e viagens espaciais interplanetárias podem parecer uma combinação estranha, mas faz sentido. A tecnologia verde tem tudo a ver com encontrar maneiras ecologicamente corretas e eficientes de atingir metas. As viagens interplanetárias por necessidade requerem eficiência e segurança. É divertido imaginar cruzar a galáxia em uma nave espacial equipada com replicadores e holodecks , mas é uma aposta segura que nossos primeiros dias de viagem espacial serão mais sobre fazer valer todos os esforços.

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Mais ótimos links

Wolfram Alpha. "Qual era a distância entre a Terra e a Lua em julho de 1969?" (28 de março de 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distance+between+earth+and+the+moon+july+1969