Dr. Charles e a equipe ANU HDLT. Crédito da imagem: ANU. Clique para ampliar.
Ouça a entrevista: Protótipo do Propulsor de Plasma (5,5 MB)
Ou assine o Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser: Você pode me dar uma ideia da tecnologia de empuxo que você inventou?
Dra. Christine Charles: Ok, esse propulsor é chamado HDLT, que significa Helicon Double Layer Thruster, e é um novo tipo de aplicação de propulsor a plasma em viagens espaciais profundas. E o fundo é nossa experiência em tecnologias de plasma, plasma espacial, processamento de plasma para tratamento de superfícies e uma variedade de outras aplicações.
Fraser: Então, o mecanismo favorito do conjunto de exploração espacial hoje em dia é o mecanismo de íons, que demonstrou um desempenho bastante bom como um motor com economia de combustível. Como o mecanismo em que você está trabalhando se relaciona com um mecanismo de íons? Você pode dar às pessoas algum contexto?
Dr. Charles: Sim, existem alguns aspectos comuns e outros muito diferentes. Então, primeiro o mecanismo de íons foi desenvolvido com sucesso no passado - eu não sei - mais ou menos 50 anos. Está muito bem desenvolvido agora. Mas o propulsor HD tem algumas vantagens interessantes. Primeiro, ele não usa eletrodos. Portanto, no mecanismo de íons, você tem uma série de grades para acelerar o íon. Portanto, nosso propulsor não tem eletrodos, temos um novo tipo de mecanismo de aceleração que chamamos de camada dupla. É por isso que chamamos de HDLT: Helicon Double Layer Thruster. Não possui eletrodos, o que significa que tem uma vida útil longa, porque você não possui erosão dos eletrodos. E um segundo aspecto realmente importante é que, se você observar dispositivos como motores de íons, eles emitem íons. Portanto, você precisa ter uma fonte externa de elétrons para neutralizar esses íons, e isso geralmente é feito com um segundo dispositivo na lateral do propulsor, que é chamado de dispositivo de cátodo oco. Na verdade, você tem dois dispositivos em um mecanismo de íons. E, muitas vezes, porque temem que esses dispositivos catódicos ocos possam falhar, eles colocam dois deles para aumentar a vida útil. Mas no HDLT, na verdade emitimos um plasma, que por si só contém um feixe de íons supersônicos. Portanto, temos o feixe de íons supersônicos, que é a principal fonte de impulso à saída do propulsor, mas também temos o plasma que emite elétrons suficientes para neutralizar o feixe. Portanto, não precisamos deste dispositivo externo, que é o neutralizador. Isso é muito bom porque pode oferecer segurança e simplicidade - não há partes móveis - por isso torna o HDLT bastante atraente para viagens espaciais muito profundas; longa vida útil. E outra vantagem é que, como usamos um segundo conceito chamado plasma de helicônio, é uma maneira muito eficiente de transferir eletricidade para as partículas carregadas no plasma. Isso significa que podemos obter plasmas realmente densos com muitos íons e podemos aumentar de potência. Portanto, provavelmente podemos subir até 100 quilowatts. Isso ainda não foi feito em um protótipo, porque nosso primeiro protótipo foi de apenas 1 quilowatt. Mas outros experimentos sugeriram que, com nosso tipo de plasma, podemos realmente aumentar a potência, e para fazer isso com um mecanismo de íons, basicamente o principal é que, quando você ultrapassa alguns quilowatts, precisa ter um conjunto de propulsores.
Então, eu diria que ainda é muito cedo para o HDLT, mas as principais vantagens são aumento da vida útil, simplicidade, escalabilidade e segurança. E também é bastante eficiente em termos de combustível, o que é muito bom.
Fraser: Em termos de desempenho, os mecanismos de íons podem aumentar o peso de um pedaço de papel, mas podem fazê-lo por anos e anos e aumentar o impulso. Você está dizendo que poderia dar mais impulso?
Dr. Charles: No momento, os mecanismos de íons são definitivamente os melhores em termos de empuxo, por quilowatt, no momento. E o protótipo HDLT, que é apenas um conceito e menos de 1 quilowatt, não corresponde ao impulso. Se você usar o exemplo de um mecanismo de íons, ele normalmente possui 100 mili newtons por um quilowatt. No momento, estamos falando 3-5 vezes menos, mas você deve ver que não tivemos 20 anos de desenvolvimento. Ainda é cedo, e certamente podemos melhorar a tecnologia.
Fraser: E então, como eu entendo agora, a Agência Espacial Européia pegou a tecnologia e está fazendo alguns testes internos. E como isso foi para eles?
Dr. Charles: Ok, eles tiveram alguns projetos. A primeira coisa é que recebemos um subsídio na Austrália de uma agência de financiamento, e isso foi durante o período 2004-2005. E projetamos e fabricamos o primeiro protótipo HDLT, que trouxemos para a ESA em abril passado e que testamos por um mês. Como tínhamos financiamento limitado, não podíamos testá-lo por mais de um mês. E isso mostrou que todos os aspectos do propulsor funcionavam perfeitamente. Mas testamos todas as potências que podíamos, e tínhamos pressões de gás diferentes etc. Não tínhamos os diagnósticos necessários para medir o impulso, portanto não sabíamos qual era o impulso real. O impulso que temos é o que podemos medir a partir do feixe de íons na Austrália - ele ainda precisa ser feito. E é baseado neste conceito muito novo de camada dupla, sobre o qual tivemos que convencer as pessoas. E a ESA achou realmente interessante, por isso decidiram fazer um estudo independente para validar o efeito de dupla camada. É o conceito básico por trás do propulsor; o mecanismo de aceleração. Então agora nós realmente temos que ver do que se trata.
O que é uma camada dupla? Você pode imaginar, é como um rio e de repente o leito do rio cai para que uma cachoeira seja criada. Então você tem esses íons que caem nessa cachoeira e são acelerados e depois conectados ao foguete com uma grande velocidade de escape. Portanto, a dupla camada é uma potencial queda no plasma. O que é muito interessante é que no HDLT não temos eletrodos; o plasma decide fazer isso usando um certo campo magnético, que é uma garrafa ou bocal magnético. E isso é tudo. Então é como ter a cachoeira sem bombear a água. Então esse é o conceito básico.
Portanto, a ESA teve esse estudo independente para validar o conceito de dupla camada. Você viu o último comunicado de imprensa?
Fraser: Sim, eu tenho.
Dr. Charles: Então houve este último estudo da Austrália. Temos o primeiro protótipo e demonstramos alguns aspectos; embora, o impulso ainda não tenha sido medido em uma câmara de simulação espacial. E a ESA também validou o conceito por trás do propulsor, que é esse conceito de dupla camada. Então é onde estamos no momento.
Fraser: Então, para quais tipos de missões você acha que o propulsor HDLT seria melhor?
Dr. Charles: Tem que ser em missões de longo prazo em que você é forçado a ir devagar, mas por um longo tempo. E também tem esse bom aspecto de segurança. Tem o potencial de ser usado para voos espaciais tripulados. Então, é realmente para missões espaciais ou para Marte ... coisas assim.
Fraser: Entendo. Eu acho que uma de suas principais vantagens aqui é que ele tem menos partes móveis - partes que podem quebrar.
Dr. Charles: E pode ser ampliado em poder, o que também é importante. A NASA fez uma simulação de que tipo de energia você precisaria para enviar humanos a Marte, e está na faixa de megawatts. Então você terá que ter o poder. Você também precisará aumentar seus propulsores. Eles precisam ser capazes de operar sob grande potência para fazer o trabalho. O que a NASA fez foi mostrar que, se você pudesse ter um propulsor de plasma adequado, ou foguete de plasma, poderia reduzir o tempo para ir a Marte, porque se você usar a tecnologia de plasma, poderá usar trajetórias geodésicas. Se você usa propulsão química, terá mais uma trajetória balística. Assim, você pode reduzir a viagem no tempo para Marte, por exemplo.
Fraser: Então, quais são os próximos passos para sua pesquisa?
Dr. Charles: Bem, estamos fazendo várias coisas em paralelo. Ainda estamos trabalhando muito fortemente na própria camada dupla, porque esse é um tipo muito bom de física que tem todos os tipos de outras aplicações para a aurora, ou aceleração do vento solar, etc. Também temos uma nova câmara de simulação espacial aqui no Universidade Nacional Australiana. E montamos o protótipo, que está de volta da ESA, nessa câmara de simulação espacial. E começaremos a tentar medir o equilíbrio de empuxo e outras formas, provavelmente a partir de janeiro de 2006. E talvez haja outras notícias acontecendo, eu não sei. Vamos ver como vai. Definitivamente, faremos muito esforço nesse assunto. É muito fascinante, porque muitas pessoas estão interessadas no resultado.
Informações sobre o HDLT Thruster da ANU
