Onde você pode viajar no espaço depende da quantidade de propulsor a bordo do foguete e da eficiência com que pode usá-lo. Você só precisa pegá-los.
E agora, a nova espaçonave LightSail 2 da Planetary Society está testando o quão bem ela funcionará.
As velas solares são uma idéia engenhosa que Johannes Kepler pensou primeiro nos anos 1600, quando imaginou que velas e navios poderiam ser adaptados às viagens espaciais. Claro, ele ainda não entendia completamente a física envolvida.
Mas com grandes descobertas em física de partículas e mecânica quântica no início do século XX, os cientistas perceberam que a própria luz poderia agir como um vento que sopra uma vela no espaço.
Embora os fótons não tenham massa, eles podem dar impulso quando refletem em uma superfície altamente refletora - é uma vela leve. Não é muito, mas no vácuo do espaço, não há resistência do ar para desacelerar a vela. Com fótons suficientes e tempo suficiente, uma vela leve pode acelerar a velocidades incrivelmente altas.
Usando um foguete químico, você pode converter toda a massa do Universo observável em combustível de foguete e não conseguiria que uma pequena espaçonave fosse mais rápida que 0,2% a velocidade da luz. Mas uma vela leve teoricamente pode levá-lo a velocidades relativísticas, viajando de estrela em estrela em uma vida humana.
Como o propulsor gratuito ilimitado vem do Sol e são possíveis velocidades enormes, por que não existem velas solares em todos os lugares?
Boa pergunta.
É uma questão que a Sociedade Planetária tem obcecado há anos e finalmente lançaram uma vela solar real para tentar descobrir o quão bem eles realmente funcionam.
Em 2005, eles tentaram lançar a primeira vela solar do mundo, o Cosmos 1, mas uma falha de foguete a destruiu. Em seguida, voltaram ao trabalho, desenvolvendo o LightSail 1, lançado em 2015 e testando com sucesso sua implantação de vela solar no espaço.
E finalmente, em 2019, a Sociedade Planetária estava pronta para realmente tentar navegar no espaço.
Em 25 de junho de 2019, um SpaceX Falcon Heavy decolou de Cabo Canaveral, na Flórida, transportando 24 naves espaciais para a missão STP-2 da Força Aérea dos EUA. Esta foi a terceira vez que o Falcon Heavy foi lançado, e todos esperávamos que chegasse ao estágio intermediário. Uh, nem tanto, ainda está na lista de tarefas. Mas não é disso que se trata este vídeo.
De qualquer forma, além dos misteriosos satélites da Força Aérea, a Falcon Heavy carregava o LightSail 2 da Planetary Society a bordo de sua nave espacial Prox-1, que foi lançada a uma altitude de 720 quilômetros.
Então, em 23 de julho de 2019, a sonda lançou sua vela solar.
Ele abriu suas matrizes solares com dobradiças e, em seguida, desenrolou quatro barreiras de vela tipo fita métrica, desenrolando suas 4 velas triangulares, implantando 32 metros quadrados de área de vela.
É importante observar que esta espaçonave é pequena, com um peso de apenas 5 kg ou 11 libras, aproximadamente do tamanho de um pedaço de pão.
Enquanto orbita em torno da Terra, a sonda lança suas velas para dentro e para fora da luz solar, com cada período aumentando sua órbita algumas centenas de metros por dia.
Parece ótimo, infelizmente, o LightSail 2 não possui os sistemas de controle a bordo para controlar seu ângulo com cuidado o suficiente para permanecer em órbita indefinidamente.
Enquanto eleva sua órbita em um lado da Terra várias centenas de metros por dia, ele não pode inclinar as velas com precisão suficiente para evitar abaixar sua órbita no outro lado do planeta. Eventualmente, ele mergulhará na atmosfera da Terra e queimará.
Mas, esperançosamente, os engenheiros da Sociedade Planetária finalmente aprenderam o quão prática uma vela solar pode ser para a exploração espacial.
Ele ainda está em órbita e está enviando fotos impressionantes do nosso planeta natal.
Com o LightSail 2 da Planetary Society enviando dados domésticos, ensinando os controladores de missão a navegar no espaço, essas serão lições valiosas para futuras missões que possam usar essa tecnologia como um método real de propulsão.
Uma missão em andamento é o Observador de Asteróides Near-Earth da NASA, ou NEA Scout. Esta missão Cubesat poderia voar como uma carga útil secundária com o primeiro teste do Sistema de Lançamento Espacial da NASA, a missão EM-1 destravada, que poderia ser lançada em junho de 2020.
Depois de sair da cápsula Orion, o NEA Scout desenrolava suas velas solares, duas vezes o tamanho do LightSail 2, e passava dois anos viajando para um asteróide próximo à Terra para estudá-lo de perto.
Ainda não sabemos o alvo, mas um destino em potencial pode ser o objeto VG 1991 próximo à Terra, que foi descoberto em 1991 pouco antes de passar a distância da Terra à Lua. E então voltou em agosto de 2017. Queremos ficar de olho nessa rocha como uma ameaça em potencial, mas também um tesouro de metais e minerais que podem ajudar a apoiar futuras explorações do Sistema Solar.
Outra missão que poderia usar uma vela solar é a embarcação de pipa de tamanho grande do Japão para exploração e astronáutica no sistema solar externo ou OKEANOS. Esta seria uma missão para os asteróides Trojan, localizados nos pontos Lagrange L4 e L5 Sun-Jupiter.
Este é o local ideal para estudar asteróides porque Júpiter e a gravidade do Sol capturaram um grande número em um ponto, e uma missão pode facilmente provar muitos asteróides diferentes.
A OKEANOS teria uma vela solar híbrida, coberta de painéis solares, que também usaria para fornecer eletricidade aos seus instrumentos e motor de íons.
O Japão foi um dos primeiros países a testar uma vela solar, com sua missão IKAROS, implantada em 2010, e finalmente ganhou centenas de metros por segundo de velocidade usando a vela solar.
O OKEANOS pode até vir com um lander. Graças à sua experiência com Hayabusa2 e o asteróide Ryugu, o JAXA aprendeu uma quantidade tremenda sobre o pouso e a coleta de amostras de pequenos asteróides.
Se tudo der certo, o OKEANOS será lançado em meados dos anos 2020 a bordo de um veículo de lançamento H-IIA, usando várias assistências de gravidade para fazer a viagem a Júpiter. E se a missão for realmente bem-sucedida, poderá até trazer uma amostra de um asteróide Trojan de volta para casa.
A NASA está considerando a possibilidade de adicionar uma vela solar ao Deep Space Lunar Gateway. Em um evento de planejamento especial para o Deep Space Gateway em 2017, os membros da Agência Espacial Canadense apresentaram o conceito de uma vela solar que poderia ser adicionada à estação. A luz contínua do Sol forneceria um impulso constante que a estação poderia usar para manter sua órbita sem propulsão. Realizada em um braço robótico canadense - o que mais - uma vela solar de 50 metros quadrados poderia salvar a estação 9 kg de hidrazina por ano, o que é caro para transportar da Terra para a Lua.
Uma missão que você provavelmente já conhece é o conceito Breakthrough Starshot. Em vez de usar a luz do Sol como propulsão, o Breakthrough Starshot espera usar lasers poderosos que acelerarão pequenos satélites a velocidades interestelares.
Esta poderia ser a primeira nave espacial a enviar imagens domésticas de outro sistema estelar. Fizemos um episódio inteiro dessa e de outra missão a vela a laser mais pesada, chamada Project Dragonfly.
Infelizmente, as agências espaciais demoraram mais tempo a incorporar velas solares em suas missões do que eu esperava. É compreensível, eles são complicados e frágeis e requerem orientação precisa. Faz sentido que os planejadores de missão usem foguetes químicos testados e comprovados ou motores de íons eficientes para impulsionar sua espaçonave pelo Sistema Solar.
Mas, à medida que mais e mais velas solares são lançadas e testadas, os engenheiros ficam mais confiantes nas melhores maneiras de usá-las como parte de uma missão. Eu posso imaginar um futuro quando quase todas as missões tiverem uma vela solar de reserva a bordo, caso algo dê errado com o motor principal.
Eu sempre fui fascinado pela possibilidade de navegação solar e assisti a cada descoberta e avance com entusiasmo. Estou realmente feliz que a Sociedade Planetária tenha chegado tão longe com seus testes. Eles cumpriram a missão por US $ 7 milhões, financiados por membros da Sociedade Planetária, cidadãos particulares e uma campanha do Kickstart. Se você deseja apoiar esta e futuras missões para ajudar a explorar o Sistema Solar, acesse planetary.org para saber mais.
