Novo motor de plasma utiliza ar para propulsão de satélites
Um novo sistema de propulsão elétrica, desenvolvido por Francesco Romano na Universidade de Stuttgart, promete revolucionar a operação de satélites em órbita terrestre baixa. O motor, que utiliza as moléculas de ar como combustível, visa solucionar os desafios enfrentados por satélites em altitudes entre 100 e 450 km.
Desafios da órbita terrestre baixa
Satélites em órbita terrestre baixa (VLEO) enfrentam problemas significativos, como a fricção atmosférica que exige o uso constante de motores para manter a altitude. Essa fricção gera a necessidade de combustíveis caros, como o xenônio, para a propulsão. Além disso, a variabilidade da atmosfera, influenciada por fatores como ciclo dia/noite e atividade solar, complica ainda mais a operação desses satélites.
Solução inovadora de propulsão
Romano desenvolveu um motor de plasma chamado RF Helicon Plasma Thruster, que não requer um neutralizador, utilizando um sistema de captação de ar otimizado. Esse sistema, classificado como Atmosphere-Breathing Electric Propulsion (ABEP), captura as moléculas de ar e as transforma em plasma, gerando empuxo. A inovação permite que o motor opere utilizando o próprio ar da atmosfera, eliminando a necessidade de combustíveis caros.
Desempenho do sistema de intake
O sistema de captação de ar foi testado em três versões diferentes. A mais eficiente foi a chamada ‘intake especular’, que utilizou um espelho parabólico para direcionar as partículas de ar para o motor. Esse design alcançou uma eficiência de coleta de aproximadamente 94,3%, com uma leve queda de eficiência mesmo sob inclinações de até 15 graus. Essa alta eficiência é crucial para a operação em ambientes de baixa densidade atmosférica.
Validação experimental e aplicações futuras
A validação do sistema foi realizada em uma câmara de vácuo, onde o motor gerou fluxos constantes de plasma com apenas 50-60W de potência de radiofrequência. Essa demanda energética está dentro das capacidades dos painéis solares convencionais utilizados em espaçonaves. Modelos de uso real, como o satélite GOCE, indicam que o novo motor poderia operar indefinidamente entre 190 e 250 km de altitude, utilizando menos de 1,6 kW de potência.
A pesquisa completa de Francesco Romano está disponível no artigo RF Helicon Plasma Thruster for an Atmosphere-Breathing Electric Propulsion System (ABEP).
