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Como "estilingue" aprimorado por brasileira pode baratear viagens espaciais

Implantação do Sistema de Satélite Amarrado 1 (TSS-1) pelo ônibus espacial Altantis em 1992; teste falhou na época - Divulgação/APOD Nasa
Implantação do Sistema de Satélite Amarrado 1 (TSS-1) pelo ônibus espacial Altantis em 1992; teste falhou na época Imagem: Divulgação/APOD Nasa

Daniel Leite

Colaboração para Tilt

26/09/2019 04h00

Sem tempo, irmão

  • Brasileira aprimorou modelo estudado há mais de 30 anos para baratear missões espaciais
  • Na Manobra do Estilingue Amarrado, cabo entre corpo celeste e veículo pode impulsioná-lo
  • Teoria existe há mais de 30 anos e considerada até então órbitas circulares
  • Estudo de Alessandra diz que teoria também pode ser aplicada em três dimensões

Economia de combustível é sempre bem vinda, tanto pela praticidade quanto pelo dinheiro. Ainda mais no espaço, que requer deslocamento a distâncias imensas. Uma pesquisadora brasileira aprimorou um modelo estudado há mais de 30 anos para baratear missões espaciais. Isso ajudaria, por exemplo, a enviar satélites de pesquisas em outros planetas com menos custo.

O experimento de Alessandra Ferraz da Silva Ferreira, da Unesp de Guaratinguetá (SP), faz uso do tether —um cabo e dois objetos fixos, um em cada extremidade, para auxiliar no deslocamento de veículos espaciais.

A proposta foi premiada em junho no Tether in Space 2019, na Universidad Carlos III, em Madrid, na Espanha. Ela recebeu o prêmio Mario Grossi, criado para homenagear o jovem cientista que apresentasse o projeto mais inovador no evento.

No caso, o tether foi aplicado para realizar a chamada Manobra de Estilingue Amarrado, visando dar mais energia e velocidade a um veículo espacial, exigindo, assim, menos combustível.

A manobra permite aumentar ou reduzir a energia necessária para a espaçonave seguir a rota, já que gasta-se combustível não só para acelerar, mas também para frear.

Para montar o experimento, Alessandra, formada em Matemática, mestre e doutora em Engenharia Espacial pelo Inpe, trabalhou nos cálculos para a aproximação de um veículo espacial em torno do Sol.

"Esse tema surgiu quando fui fazer doutorado sanduíche [quando parte do curso é feito no exterior] em Portugal, pois a pessoa que fui trabalhar lá é especialista na área. Então, eu fui para aprender um assunto novo de uma área que está crescendo no âmbito espacial", diz Alessandra.

A pesquisadora Alessandra Ferreira ao lado de membros do concurso Tether in Space 2019 - Arquivo pessoal
A pesquisadora Alessandra Ferreira ao lado de membros do concurso Tether in Space 2019
Imagem: Arquivo pessoal

Como funciona?

Pense no funcionamento de uma catapulta. A fim de tornar a missão menos custosa possível em relação ao gasto de combustível, o estudo propõe que um cabo de 100 km de comprimento, fino, rígido (esse tipo de cabo é comum nessas manobras) seja acoplado ao asteroide numa ponta e, na outra, o veículo espacial se encaixará.

Quando se aproxima do corpo celeste (asteroide), a espaçonave se conecta no cabo (esse "encaixe" é bastante usual nos trabalhos de deslocamento no espaço), gira em torno do asteroide para, em seguida, se desvencilhar e seguir a trajetória em torno do Sol.

A partir dos inúmeros cálculos de velocidade, energia e inclinação, a manobra com a rotação do cabo altera a dinâmica do voo, gerando mais energia para o impulso. Ela alcança o objetivo da expedição com menos custos, não ficando dependente apenas da propulsão.

"É uma área com muito campo a ser estudado. Tether é um assunto amplo porque, além da parte de dinâmica, tem também a parte de engenharia e instalação do cabo e outras aplicações para o tether. Tem muito para a ciência explorar ainda", explica.

O que foi melhorado?

Até chegar ao projeto final, a pesquisadora analisou a literatura sobre manobras espaciais. A teoria da Manobra de Estilingue Amarrado, usada por ela, tem estudos divulgados desde 1986. A diferença desses experimentos para o de Alessandra é que todos eram feitos em órbitas quase circulares e num único plano de manobra.

Em seu trabalho, ela mostra ser possível economizar combustível também em órbitas elípticas (pense na forma de um ovo ou uma bola de futebol americano, por exemplo), que são mais próximas da realidade encontrada na galáxia, e em 3D, ou seja, que fuja de um plano único e a espaçonave possa ser lançada para diferentes direções - para cima, baixo, esquerda, direita.

"A ideia foi mostrar os benefícios que uma manobra assim pode proporcionar para modificar a órbita da espaçonave", explica.

A Nasa realizou em 1992 a primeira missão TSS (sigla para Sistema de Satélite Amarrado) consistia em um satélite, um cabo e um sistema de implantação e recuperação de cabos que permaneciam no ônibus espacial Atlantis. Mas problemas técnicos ocorreram e o experimento fracassou, apesar de ter conseguido demonstrar que o conceito em si funcionava.

Quatro anos depois, o ônibus espacial Columbia tentou continuar o experimento anterior, ao implantar um cabo de 20 km, mas que se rompeu devido a uma descarga elétrica. Agora é torcer para que as novas pesquisas sejam bem sucedidas na prática.

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