Será que as espaçonaves do futuro caberão nos nossos bolsos? - Dhonam Pemba

Veja a lição completa: http://ed.ted.com/lessons/will-future-spaceships-fit-in-our-pockets-dhonam-pemba

Quando você pensa em um foguete, talvez imagine uma nave gigante transportando uma grande quantidade de combustível, pessoas e suprimentos. Mas e se a nova onda fosse a de naves espaciais tão pequenas que coubessem em nossos bolsos? Dhonam Pemba dá detalhes do futuro de microespaçonaves e de como os cientistas da NASA esperam usar a micropropulsão e colocar naves minúsculas fora da órbita da Terra.

Lição de Dhonam Pemba, animação de Qa'ed Mai.

Quando você imagina uma espaçonave,
provavelmente pensa em algo assim,

ou assim,

ou talvez assim.

O que todas têm em comum?

Entre outras coisas, são enormes,

pois têm de transportar
pessoas, combustível

e todo o tipo de suprimentos,
instrumentos científicos

e, em casos raros, lêiseres potentes
que podem destruir o planeta.

Mas a próxima geração de naves espaciais

pode ter tamanho muito, muito menor.

Poderão ser tão pequenas
a ponto de caberem no bolso.

Imagine enviar um enxame
destas microespaçonaves

para o interior da galáxia.

Poderiam explorar
estrelas e planetas distantes,

levando sensores eletrônicos sofisticados

que mediriam tudo, da temperatura
aos raios cósmicos.

Poderíamos dispor de milhares delas

pelo custo de uma única
missão de um ônibus espacial,

aumentando exponencialmente
a quantidade de dados

que poderiam ser coletados
sobre o universo.

Individualmente, seriam adaptáveis,

isto é, poderíamos enviá-las
a ambientes que são muito perigosos

para um foguete ou sonda
de bilhões de dólares.

Várias centenas de pequenas espaçonaves
já estão em órbita da Terra,

tirando fotos do espaço sideral
e recolhendo dados,

por exemplo, sobre o comportamento
das bactérias na atmosfera terrestre

e sobre sinais magnéticos que poderiam
prever terremotos.

Imagine o quanto poderíamos
aprender a mais

se pudessem navegar
além da órbita da Terra.

É exatamente isso que organizações
como a NASA pretendem fazer:

enviar microespaçonaves
para monitorar planetas habitáveis

e descrever fenômenos astronômicos
que não podemos estudar daqui da Terra.

Mas algo tão pequeno não pode carregar

um motor grande
ou toneladas de combustível.

Então, como tal nave poderia se lançar?

Para uma microespaçonave,
precisa-se de micropropulsão.

Em escala muito pequena,

algumas das conhecidas leis da física
não são válidas.

Em particular a mecânica newtoniana
do dia a dia deixa de funcionar

e forças que normalmente são desprezíveis
tornam-se poderosas.

Estas forças incluem a tensão superficial
e a ação capilar,

os fenômenos que regem as coisas pequenas.

Os sistemas de micropropulsão
podem otimizar essas forças

para prover energia à espaçonave.

Um exemplo de como isto poderia funcionar

é chamado de propulsão
a eletrojato microfluídico.

É um tipo de propulsor iônico,

que expele partículas carregadas
e gera momento linear.

Um modelo que está sendo desenvolvido
pelo laboratório de propulsão da NASA

mede apenas alguns centímetros
de cada lado.

Eis como funciona.

Aquela placa metálica,
do tamanho de um selo,

contém uma centena de agulhas bem finas

e é recoberta com um metal
de baixo ponto de fusão, como o índio.

Há uma grade metálica acima das agulhas

e cria-se um campo elétrico
entre a grade e a placa.

Quando a placa é aquecida,
o índio se funde

e a ação capilar faz o metal líquido
subir pelas agulhas.

O campo elétrico atrai
o metal fundido para cima,

enquanto a tensão superficial
empurra-o para baixo

e deforma o índio,
sob a forma de um cone.

O pequeno raio das pontas das agulhas

permite que o campo elétrico
supere a tensão superficial

e, quanto isso acontece,

os íons positivos são lançados
com velocidades de dezenas de km/s.

Esse jato de íons impulsiona
a aeronave na direção oposta,

de acordo com a terceira lei de Newton.

Embora cada íon seja
uma partícula extremamente pequena,

a resultante das forças que todos eles
exercem sobre a nave

é suficiente para gerar
uma aceleração significativa.

E diferentemente dos gases
de exaustão dos motores de foguetes,

este jato é bem menor

e muito mais eficiente
no uso do combustível,

sendo mais adequado para missões
prolongadas no espaço profundo.

Estes sistemas micropropulsores
ainda não foram testados plenamente,

mas alguns cientistas pensam

que eles fornecerão propulsão suficiente

para levar pequenas naves
para fora da órbita da Terra.

Na verdade, eles preveem que milhares
de microespaçonaves

serão lançadas nos próximos dez anos

para coletar os dados com os quais,
atualmente, só podemos sonhar.

E isto é ciência de microdesafios.