As naves espaciais do futuro caberão na algibeira? — Dhonam Pemba

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

Quando imaginamos um foguetão, podemos imaginar uma gigantesca nave transportando muito combustível, pessoas e abastecimentos. Mas e se, na próxima vaga de naves espaciais, elas forem suficientemente pequenas para caber na algibeira? Dhonam Pemba pormenoriza o futuro das micronaves espaciais e como os cientistas da NASA esperam usar a micropropulsão para lançar estas minúsculas naves para além da órbita da Terra.

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

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.