Quando imaginamos uma nave espacial, provavelmente pensamos numa coisa assim,
ou assim... ou talvez assim.
O que é que têm todas em comum?
Entre outras coisas, são enormes porque têm de transportar pessoas,
combustível e todo o tipo de mantimentos, de instrumentos científicos
e, em casos raros, lasers destruidores de planetas.
Mas na próxima geração, as naves espaciais podem ser muito mais pequenas.
Estamos a falar dum tamanho que caiba nas nossas algibeiras.
Imaginem enviar para a galáxia um enxame destas micronaves espaciais.
Podem explorar estrelas e planetas distantes
mediante sensores eletrónicos sofisticados
que podem medir quase tudo, desde a temperatura a raios cósmicos.
Podemos enviar milhares delas
pelo custo de uma única missão espacial de vaivém,
aumentando exponencialmente a quantidade de dados
que podemos reunir sobre o universo.
E podemos prescindir deles, individualmente,
o que significa que podemos enviá-las para ambientes demasiado arriscados
para uma nave ou uma sonda de milhares de milhões de dólares.
Já estão a orbitar a Terra centenas de pequenas naves espaciais
a tirar fotografias do espaço exterior e a reunir dados sobre coisas,
como o comportamento de bactérias na atmosfera da Terra
e sinais magnéticos que podem ajudar a prever abalos sísmicos.
Mas imaginem quanto mais podíamos aprender,
se elas pudessem voar para além da órbita da Terra.
É exatamente o que organizações como a NASA querem fazer:
enviar micronaves espaciais para explorar planetas habitáveis
e descrever fenómenos astronómicos que não podemos estudar da Terra.
Mas uma coisa tão pequena não pode transportar
um motor grande ou toneladas de combustível,
então, como será a propulsão dessa nave?
Para uma micronave espacial, precisamos de uma micropropulsão.
Numa escala tão pequena,
não se aplicam algumas das conhecidas regras conhecidas da Física,
em especial, a mecânica newtoniana quotidiana não funciona.
As forças que normalmente são negligenciáveis
tornam-se poderosas.
Essas forças incluem a tensão superficial e a ação capilar,
os fenómenos que governam outras coisas pequenas.
Os sistemas de micropropulsão podem dominar essas forças
para alimentar a nave espacial.
Um exemplo de como isso pode funcionar
chama-se propulsão "electrospray" de microfluidos
É um tipo de propulsor de iões
o que significa que dispara partículas carregadas para gerar impulso.
Um modelo desenvolvido no laboratório de propulsão a jato da NASA
tem apenas uns centímetros de cada lado.
Funciona deste modo.
Esta placa de metal do tamanho de um selo
está cravejada de centenas de agulhas fininhas
e está forrada com um metal
que tem um ponto de fusão baixo, como o índio.
Uma grelha de metal cobre as agulhas,
criando um campo elétrico entre a grelha e a placa.
Quando a placa é aquecida, o índio funde-se
e por ação capilar, arrasta o metal líquido pelas agulhas acima.
O campo elétrico atrai o metal fundido para cima
enquanto a tensão superficial o puxa para baixo,
fazendo com que o índio se deforme num cone.
O pequeno raio das ponta das agulhas
permite que o campo elétrico vença a tensão superficial
e, quando isso acontece,
os iões com carga positiva são expulsos
a uma velocidade de dezenas de quilómetros por segundo.
Esse jato de iões impulsiona a nave na direção oposta,
graças à terceira lei de Newton.
Embora cada ião seja uma partícula extremamente pequena,
a força combinada de muitos deles a saírem da nave
é suficiente para gerar uma aceleração significativa.
Contrariamente aos gases do escape que impulsionam o motor de um foguetão,
este jato é um combustível muito mais pequeno e muito mais eficaz,
o que o torna mais adequado para missões espaciais mais longas.
Estes sistemas de micropropulsão ainda não foram totalmente testados,
mas alguns cientistas pensam que nos proporcionarão suficiente impulso
para projetar pequenos veículos para além da órbita da Terra.
Com efeito, estão a prever que milhares de micronaves espaciais
serão lançadas nos próximos 10 anos,
para recolher dados com que hoje só podemos sonhar.
Isto é ciência de microfoguetões.