A propulsão de qualquer foguete, incluindo naves espaciais,
baseia-se no princípio de conservação de momento. Em um foguete comum, os gases
gerados por reações químicas no combustível sólido ou líquido, são expelidos em
alta velocidade pela tubeira (ou bocal) de exaustão do veículo, produzindo uma
força de reação sobre ele denominada empuxo, que o propele no sentido contrario
ao da exaustão do gás propelente. A Força de empuxo é proporcional ao produto
da velocidade com que o gás propelente sai da tubeira pela taxa de exaustão.
Portanto, para conseguir grande aceleração do veículo, é possível utilizar
sistemas nos quais a taxa de exaustão seja alta, o que significa uma rápida
queima do combustível, ou nos quais o gás propelente saia com velocidades
altíssimas.
Naturalmente, os aceleradores permitem acelerar prótons a
grandes energias, de forma que se poderia pensar que, utilizando um acelerador
em foguete, seria possível lançá-lo no espaço com uma alta taxa de exaustão,
produzindo altos valores de empuxo. No entanto, isso não é viável por uma razão
fundamental: é que, ao expelir partículas carregadas no espaço, a espaçonave,
como é um corpo isolado, ficaria altamente carregada com a carga contrária,
atraindo de volta os íons do “propelente” e impedindo sua aceleração. Alem
disso, os aceleradores são dispositivos de grandes proporções e peso, o que
deve ser evitado em um veículo espacial.
Uma solução parecida com esse
esquema é chamada propulsão iônica. Em vez de se utilizar um acelerador, se
produz um gás ionizado, ou plasma, dentro de uma câmara no veículo espacial. Os
íons do plasma são extraídos e lançados no espaço através de grades com
polarização eletrostática, que repele elétrons e acelera íons. Para se evitar
que o veiculo fique carregado negativamente, no seu exterior pode ser colocado
um filamento que emite elétrons no espaço. Assim, a carga total emitida pela
espaçonave é nula e ela não se carrega. Esse sistema já está sendo utilizado para
o controle de órbita de satélites artificiais e está sendo estudada pela Nasa,
a Agência Espacial Norte-Americana, para ser o propulsor de espaçonaves para
viagens tripuladas a Marte.
Ricardo Galvão, Centro Brasileiro de
Pesquisas Físicas.
Ciência Hoje, 12/ 2006.
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