Navegar pelo espaço parece algo saído da ficção científica. Mas com o lançamento do Advanced Composite Solar Sail System em abril, a tecnologia de vela solar não está mais limitada a livros e filmes.
A tecnologia será lançada pelo foguete Electron da Rocket Lab a partir do Complexo de Lançamento 1 em Māhia, Nova Zelândia. Essa nova tecnologia de vela solar pode revolucionar as viagens espaciais e nossa compreensão do Sol e do sistema solar.
Ao utilizar a pressão da luz solar para a propulsão, as velas solares podem mover uma nave espacial aproximando-se ou afastando-se do Sol, com os fotões a ricochetear na vela reflectora para criar o impulso necessário. Isto elimina a necessidade de sistemas de propulsão pesados, permitindo potencialmente missões de maior duração e menor custo. No entanto, o material e a estrutura das retrancas, que funcionam como mastro do veleiro, limitaram as capacidades das velas solares até agora. Mas a NASA está prestes a mudar o jogo para futuras viagens espaciais.
A demonstração do Advanced Composite Solar Sail System usa um CubeSat 12U desenvolvido pela NanoAvionics para testar uma nova lança composta. Esta nova lança é feita de polímeros flexíveis e materiais de fibra de carbono que são mais rígidos e leves do que os designs anteriores, e o objetivo principal da missão é demonstrar a implantação da nova lança com sucesso.
Uma vez implantada, a vela solar pode ajustar sua órbita inclinando a vela, como um veleiro girando para capturar o vento. Além disso, a equipe espera provar o desempenho da vela, testar uma série de manobras para mudar a órbita da espaçonave e coletar dados para possíveis missões futuras com velas ainda maiores.
“As lanças tendem a ser pesadas e metálicas ou feitas de compósito leve com um design volumoso – nenhuma das quais funciona bem para as pequenas naves espaciais de hoje. As velas solares precisam de lanças muito grandes, estáveis e leves que possam dobrar de forma compacta”, disse Keats Wilkie, o principal investigador da missão no Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia. “As retrancas desta vela têm formato de tubo e podem ser achatadas e enroladas como uma fita métrica em um pacote pequeno, ao mesmo tempo que oferecem todas as vantagens dos materiais compósitos, como menos flexão e flexão durante as mudanças de temperatura.”
Depois de atingir a sua órbita sincronizada com o Sol, a sonda começará a desenrolar as suas lanças compostas, abrangendo diagonais da vela de polímero. Após cerca de 25 minutos, a vela solar será totalmente implantada, medindo enormes 860 pés quadrados – equivalente a cerca de seis vagas de estacionamento. É fascinante saber que as câmeras montadas em espaçonaves serão capazes de capturar o momento da implantação e monitorar sua forma e simetria.
Se as condições de iluminação forem adequadas, com a sua grande vela, a nave espacial poderá até ser visível da Terra. Uma vez totalmente expandida e na orientação adequada, o material reflexivo da vela será tão brilhante quanto Sirius, a estrela mais brilhante do céu noturno.
O programa Small Spacecraft Technology da NASA está abrindo novas possibilidades para a exploração espacial. A implantação e operação bem-sucedidas das lanças compostas da vela solar provarão a capacidade e abrirão a porta para missões de maior escala na Lua, Marte e além. Essa tecnologia poderia eventualmente suportar velas de até 5.400 pés quadrados (500 metros quadrados) ou até 21.500 pés quadrados (2.000 metros quadrados).
“O Sol continuará a arder durante milhares de milhões de anos, por isso temos uma fonte ilimitada de propulsão. Em vez de lançar enormes tanques de combustível para missões futuras, podemos lançar velas maiores que utilizam “combustível” já disponível”, disse Rodes. “Demonstraremos um sistema que usa esse recurso abundante para dar os próximos passos gigantescos na exploração e na ciência.”
As aplicações potenciais das velas solares vão além da exploração espacial. Porque utilizam o poder do Sol, podem ser usados para apoiar missões que requerem pontos de vista únicos, como aqueles que procuram compreender o nosso Sol e o seu impacto na Terra. Eles também poderiam ser usados para transportar sistemas de alerta precoce para monitorar o clima solar, o que pode causar danos consideráveis na Terra.
Além disso, o design leve e o sistema de embalagem compacto das lanças compostas podem torná-las úteis para a construção de habitats na Lua e em Marte, atuando como estruturas de enquadramento para edifícios ou postes de antena compactos para criar um retransmissor de comunicações para os astronautas que exploram a superfície lunar.
“Esta tecnologia desperta a imaginação, reimaginando toda a ideia de navegar e aplicando-a às viagens espaciais,” disse Rudy Aquilina, gerente de projeto da missão de vela solar da NASA Ames. “Demonstrar as capacidades das velas solares e das lanças leves e compostas é o próximo passo no uso desta tecnologia para inspirar missões futuras.”
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