As velas solares vêm sendo estudadas por diversas organizações, incluindo a bem-sucedida missão LightSail2 da Sociedade Planetária. Elas representam uma promissora forma de propulsão para missões espaciais de longo prazo. Um estudo recente submetido à Acta Astronautica explora o potencial das velas solares de aerographite para viagens a Marte e ao espaço interestelar.
Diferente dos foguetes convencionais, que dependem de combustível para gerar força propelente, as velas solares utilizam a luz solar como mecanismo de propulsão. Essas gigantescas velas capturam fótons solares, aumentando gradualmente a velocidade da espaçonave à medida que mais fótons são capturados. A principal vantagem dessa tecnologia é a velocidade alcançada.
Velocidade e eficiência nas viagens espaciais
Os pesquisadores realizaram simulações para determinar a velocidade e eficiência das velas solares de aerografite. O estudo considerou duas trajetórias a partir da Terra: transferência direta para fora e transferência direta para dentro. A transferência direta para Marte levou 26 dias, enquanto a transferência direta para o limite do sistema solar (heliopausa) levou 5,3 anos.
A massa das velas solares de aerografite utilizadas nas simulações foi de até 1 quilograma, sendo compostas por 720 gramas de aerografite com uma área transversal de 104 metros quadrados. A trajetória de transferência direta para Marte e para a heliopausa envolvia o lançamento das velas solares a partir de uma órbita polar ao redor da Terra.
Aerografite: um material promissor
Um dos principais destaques do estudo é o uso do aerografite como material para as velas solares. O aerografite possui uma densidade baixa, apenas 0,18 quilogramas por metro cúbico, o que o torna mais leve do que outros materiais convencionais utilizados em velas solares, como o Mylar. Essa baixa densidade resulta em uma maior força propelente gerada pela vela solar.
“Assumindo que a força propelente desenvolvida por uma vela solar é diretamente dependente da massa da vela, a força resultante é muito maior”, explica Julius Karlapp, autor principal do estudo. Além disso, as propriedades mecânicas do aerografite são surpreendentes.
Desafios futuros e perspectivas
Embora as velas solares sejam uma tecnologia proposta pela NASA desde a década de 1970, ainda existem desafios a serem superados. Um dos principais questionamentos é a desaceleração ao chegar ao destino, especialmente em Marte. Os pesquisadores mencionaram a possibilidade de utilizar manobras de aerocaptura para reduzir a velocidade gradualmente usando a atmosfera marciana.
“A manobra de aerocaptura utiliza a atmosfera para reduzir gradualmente a velocidade devido ao arrasto”, explica o Dr. Martin Tajmar, coautor do estudo. “Isso elimina a necessidade de propulsores adicionais para frear a espaçonave, reduzindo sua massa.” No entanto, ainda são necessárias mais pesquisas sobre estratégias alternativas.
Com base nas simulações realizadas neste estudo, as velas solares de aerografite mostraram-se promissoras para viagens espaciais mais rápidas e eficientes. No entanto, ainda há muito a ser descoberto e desenvolvido nessa área. A tecnologia das velas solares continuará sendo estudada e pode trazer avanços significativos nas próximas décadas.
