dezembro 2, 2022

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Cientistas desenvolvem um sistema guiado por laser que pode enviar uma espaçonave a Marte em 45 dias

A espaçonave acelera muito rapidamente enquanto está perto da Terra, então corre em direção a Marte no mês seguinte, lançando a nave principal para pousar no Planeta Vermelho e devolvendo o resto da nave à Terra para reciclagem para o próximo lançamento.

A NASA espera que demore cerca de 500 dias para os humanos chegarem ao Planeta Vermelho, mas os engenheiros canadenses dizem que um sistema baseado em laser pode reduzir essa jornada para apenas 45 dias.

A agência espacial dos EUA planeja enviar uma tripulação ao Planeta Vermelho em meados da década de 1930, na mesma época em que a China também planeja pousar humanos em Marte.

Engenheiros da Universidade McGill em Montreal, Canadá, dizem ter desenvolvido um sistema de propulsão a laser térmico, no qual um laser é usado para aquecer o combustível de hidrogênio.

É a propulsão de energia direcionada, usando grandes lasers disparados da Terra para fornecer energia às matrizes fotovoltaicas em uma espaçonave, que geram eletricidade e, portanto, propulsão.

A espaçonave acelera muito rapidamente enquanto está perto da Terra, então corre em direção a Marte no mês seguinte, lançando a nave principal para pousar no Planeta Vermelho e devolvendo o resto da nave à Terra para reciclagem para o próximo lançamento.

Chegar a Marte em apenas seis semanas era algo que se pensava ser possível apenas com foguetes movidos a fissão, que representam um risco radiológico aumentado.

A espaçonave acelera muito rapidamente enquanto está perto da Terra, então corre em direção a Marte no mês seguinte, lançando a nave principal para pousar no Planeta Vermelho e devolvendo o resto da nave à Terra para reciclagem para o próximo lançamento.

A espaçonave acelera muito rapidamente enquanto está perto da Terra, então corre em direção a Marte no mês seguinte, lançando a nave principal para pousar no Planeta Vermelho e devolvendo o resto da nave à Terra para reciclagem para o próximo lançamento.

A NASA espera que demore cerca de 500 dias para os humanos chegarem ao Planeta Vermelho, mas os engenheiros canadenses dizem que um sistema baseado em laser pode reduzir essa jornada para apenas 45 dias.  impressão do artista

A NASA espera que demore cerca de 500 dias para os humanos chegarem ao Planeta Vermelho, mas os engenheiros canadenses dizem que um sistema baseado em laser pode reduzir essa jornada para apenas 45 dias. impressão do artista

Conversando com universo hojeA equipe por trás do estudo disse que este sistema pode permitir o transporte rápido dentro do sistema solar.

A propulsão de energia direcionada não é uma ideia nova – ela recentemente ganhou as manchetes com o Breakthrough Starshot, um projeto que visa usar lasers para enviar pequenas sondas de vela de luz para o sistema estelar mais próximo, Proxima Centauri, em velocidades relativísticas.

O sistema usa lasers para impulsionar uma espaçonave no espaço profundo, em velocidades relativas – uma fração da velocidade da luz – e quanto mais poderoso o laser, mais rápida a espaçonave.

Algumas pesquisas prevêem que poderia enviar um satélite de 200 libras para Marte em apenas três dias, e uma espaçonave maior exigiria cerca de uma a seis semanas.

Os conceitos exigem um conjunto de lasers com capacidade de gigawatts na Terra, que pode ser lançado ao espaço e direcionado a uma vela de luz acoplada a uma espaçonave para acelerá-la a altas velocidades – em uma fração da velocidade da luz.

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Emmanuel Doblay, ex-aluno da McGill e estudante de mestrado em engenharia aeroespacial na TU Delft, publicou um artigo sugerindo que isso poderia ser aplicado a uma viagem a Marte.

A propulsão de energia direcionada não é uma ideia nova – ela recentemente ganhou as manchetes com o Breakthrough Starshot, um projeto que visa usar lasers para enviar pequenas sondas de vela de luz para o sistema estelar mais próximo, Proxima Centauri, em velocidades relativísticas.

A propulsão de energia direcionada não é uma ideia nova – ela recentemente ganhou as manchetes com o Breakthrough Starshot, um projeto que visa usar lasers para enviar pequenas sondas de vela de luz para o sistema estelar mais próximo, Proxima Centauri, em velocidades relativísticas.

A agência espacial dos EUA planeja enviar uma tripulação ao Planeta Vermelho em meados da década de 1930, na mesma época em que a China também planeja pousar humanos em Marte.  impressão do artista

A agência espacial dos EUA planeja enviar uma tripulação ao Planeta Vermelho em meados da década de 1930, na mesma época em que a China também planeja pousar humanos em Marte. impressão do artista

Ele disse ao Universe Today: “A aplicação final da propulsão de energia direcionada seria impulsionar uma vela leve nas estrelas para uma verdadeira viagem interestelar, uma possibilidade que motivou nossa equipe que conduziu este estudo.

Estávamos interessados ​​em como a mesma tecnologia de laser poderia ser usada para transmissão rápida no Sistema Solar, que esperamos seja um ponto de partida de curto prazo que possa demonstrar essa tecnologia.

A espaçonave virtual da equipe requer que uma matriz de laser de 100 megawatts de 32 pés de diâmetro seja construída em algum lugar da Terra.

Como funciona

Um conjunto de lasers de 32 pés e 100 watts dispara um feixe direcionado a uma espaçonave em órbita baixa da Terra.

O laser é focado na câmara de aquecimento de hidrogênio por meio de um refletor inflável, que funciona de maneira semelhante a um painel solar – mas consome mais energia.

O propulsor de hidrogênio dentro da câmara é esgotado através de um bocal que impulsiona a espaçonave para frente.

Isso gera impulso suficiente para impulsionar a espaçonave a altas velocidades.

Espera-se que chegue a Marte dentro de seis semanas após o lançamento.

“Nossa abordagem usará um fluxo de laser mais intenso na espaçonave para aquecer diretamente o propelente, semelhante a uma caldeira a vapor gigante”, disse Dobelli.

“Isso permite que a espaçonave acelere rapidamente enquanto ainda está perto da Terra, para que o laser não precise ser focado no espaço”.

Ao chegar a Marte, pode penetrar na atmosfera, permitindo que a cabine da tripulação se separe e pouse.

Achamos que poderíamos até usar o mesmo motor de foguete movido a laser para retornar o propulsor à órbita da Terra, depois de lançar o rover principal para Marte, permitindo que ele seja rapidamente reciclado para o próximo lançamento.

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Isso, dada a tendência atual no desenvolvimento da tecnologia de laser óptico, seria suficiente para alimentar uma espaçonave com destino a Marte.

Ele funciona focando um laser em uma câmara de aquecimento de hidrogênio por meio de um refletor inflável – o propulsor de hidrogênio é esgotado através de um bocal para empurrá-lo para frente.

“Nossa abordagem usará um fluxo de laser mais intenso na espaçonave para aquecer diretamente o propelente, semelhante a uma caldeira a vapor gigante”, disse Dobelli.

“Isso permite que a espaçonave acelere rapidamente enquanto ainda está perto da Terra, para que o laser não precise ser focado no espaço”.

“Nossa espaçonave do tipo Grester está acelerando muito rapidamente enquanto ainda está perto da Terra, e esse método pode ajudar a trazê-la de volta de Marte, onde não haveria uma grande matriz de laser pronta para ser enviada”, explicou Doblay.

“Achamos que podemos até usar o mesmo motor de foguete movido a laser para retornar o propulsor à órbita da Terra, depois de lançar o rover principal para Marte, permitindo que ele seja rapidamente reciclado para o próximo lançamento”, disse ele ao Universe Today.

O refletor inflável é fundamental para o bom funcionamento da tecnologia, pois será projetado para ser altamente refletivo para que possa manter mais potência do laser por unidade de área do que o painel fotovoltaico.

É isso que torna a tarefa possível com uma matriz de laser relativamente modesta – 32 pés de diâmetro – no chão.

Ao reduzir o tempo no espaço, os astronautas encontram níveis mais baixos de radiação, o que pode tornar a viagem a Marte e voltar mais segura.

Todos os novos itens serão necessários para permitir que a espaçonave chegue a Marte dentro de seis semanas – bem aquém dos nove meses que a NASA previu.

“Arrays de lasers de fibra óptica que atuam como um único elemento óptico, estruturas espaciais infláveis ​​podem ser usadas para focar o feixe de laser à medida que atinge a espaçonave na câmara de aquecimento”, disse Dobelli.

Também “desenvolvendo materiais de alta temperatura que permitiriam que a espaçonave quebrasse contra a atmosfera marciana em sua chegada”.

A capacidade de quebrar a atmosfera é o truque que permitirá um retorno.

O problema é que muitas dessas tecnologias ainda estão em sua infância e não foram testadas no mundo real – levantando dúvidas sobre sua viabilidade até 2035.

“A câmara de calor do laser é provavelmente o maior desafio”, disse Doblay ao Universe Today, cético de que o gás hidrogênio possa ser contido.

Ele pergunta se ele pode ser contido porque é “aquecido pelo feixe de laser a temperaturas acima de 10.000 K, ao mesmo tempo em que mantém as paredes da sala frescas?”

Nossos modelos dizem que isso é possível, mas o teste piloto em larga escala não é possível no momento porque ainda não construímos os lasers de 100 MW necessários.

O professor Andrew Higgins, da McGill, que supervisionou o trabalho de Doplay, disse: “Ser capaz de fornecer energia no espaço através de lasers seria uma tecnologia disruptiva para impulso e potência.

Nosso estudo examinou a abordagem térmica dos lasers, o que parece encorajador, mas a tecnologia do laser em si é um verdadeiro divisor de águas.

Os resultados foram publicados em pré-impressão em arXiv.

NASA planeja enviar uma missão tripulada a Marte na década de 2030 após o primeiro pouso na lua

Marte se tornou o próximo salto gigante para a exploração espacial da humanidade.

Mas antes que os humanos cheguem ao Planeta Vermelho, os astronautas darão uma série de pequenos passos de volta à Lua em uma missão de um ano.

Detalhes importantes na órbita lunar foram revelados como parte da linha do tempo dos eventos que levaram às missões a Marte na década de 1930.

A NASA delineou seu plano de quatro estágios (foto) que espera um dia permitir que os humanos visitem Marte na Cimeira Humans to Mars realizada em Washington, DC ontem.  Isso implicará várias missões à Lua nas próximas décadas

A NASA delineou seu plano de quatro estágios (foto) que espera um dia permitir que os humanos visitem Marte na Cimeira Humans to Mars realizada em Washington, DC ontem. Isso implicará várias missões à Lua nas próximas décadas

Em maio de 2017, Greg Williams, vice-diretor assistente de política e planejamento da NASA, delineou o plano de quatro etapas da agência espacial que espera um dia permitir que humanos visitem Marte, bem como o prazo projetado para isso.

A primeira e a segunda fase Incluirá vários voos para o espaço lunar, para permitir a construção de um habitat que fornecerá uma área de preparação para o voo.

A última peça de hardware entregue será o rover Deep Space Transport que mais tarde será usado para transportar uma tripulação para Marte.

Uma simulação da vida em Marte será realizada por um ano em 2027.

A terceira e quarta fases começarão após 2030 e incluirão voos de exploração tripulados contínuos para o sistema de Marte e a superfície marciana.