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Energia Sustentável para Embarcações Aeroespaciais

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Resumo: Os avanços da tecnologia solar e da propulsão elétrica agora oferecem a promessa de novos sistemas de transporte espacial muito capazes que nos permitirão explorar efetivamente o sistema solar. A NASA desenvolveu muitos conceitos de naves espaciais com níveis de energia que variam de dezenas a centenas de quilowatts para missões robóticas e orientadas por asteroides e Marte. Este artigo descreve dois conceitos de propulsão elétrica/química desenvolvidos ao longo dos últimos 5 anos e discute como eles poderiam ser usados para humanizar o sistema solar. Uma possível solução sustentável para o fornecimento de energia espacial seria alcançar e utilizar energia de fusão nuclear. O artigo apresenta brevemente algumas contribuições para a obtenção de energia de fusão nuclear como uma alternativa viável às energias atuais. Para a energia das naves espaciais do futuro, a combinação de energia fotovoltaica (obtida das estrelas) e que produzida por um reator nuclear na fusão é essencial. A NASA está desenvolvendo uma estratégia para enviar uma tripulação a Marte até 2030. Para alcançar esse objetivo, a NASA planeja desenvolver a tecnologia para voos de longa distância, incluindo trabalho avançado de transporte e sistemas vivos. Entre essas tecnologias, a Propulsão Elétrica Solar (PES) tem sido identificada como muito eficaz na movimentação de grandes massas através do espaço interplanetário. Há décadas se sabe que missões fora da órbita baixa da Terra podem ser rentáveis pela PSA, mas ainda assim tais missões espaciais ainda não foram feitas porque a tecnologia de fabricação não é avançada o suficiente. Os recentes investimentos da NASA em sistemas de energia solar e sistemas de propulsão já amadureceram para que o PSA de 50 kW já esteja pronto para ser colocado em missões de voo. Foi demonstrado analiticamente que essas tecnologias podem ser redimensionadas para sistemas com o poder de várias centenas de quilowatts.

Introdução

A NASA está desenvolvendo uma estratégia para enviar uma tripulação a Marte até 2030. Para alcançar esse objetivo, a NASA planeja desenvolver a tecnologia para voos de longa distância, incluindo trabalho avançado de transporte e sistemas vivos. Entre essas tecnologias, a propulsão elétrica solar (PES) tem sido identificada como muito eficaz na movimentação de grandes massas através do espaço interplanetário.

Um com um design de lançamento retangular chamado “Roll-Out Solar Array” (ROSA).

O segundo é um design circular de dobra de ventilador chamado “MegaFlex da órbita ATK”.

Mas se tivermos um momento de descanso, não significa que devemos desistir de um belo sonho da humanidade, ou seja, aquele para trazer o sol para a Terra. Em outras palavras, devemos continuar a tentar elaborar e alcançar a fusão nuclear, industrial e pacífica.

Discussão

Os avanços da tecnologia solar e da propulsão elétrica agora oferecem a promessa de novos sistemas de transporte espacial muito capazes que nos permitirão explorar efetivamente o sistema solar. A NASA desenvolveu muitos conceitos de naves espaciais com níveis de energia que variam de dezenas a centenas de quilowatts para missões robóticas e orientadas por asteroides e Marte.

Conclusão

Recentemente, a NASA desenvolveu duas tecnologias que são críticas para o sistema de alta potência PES: (1) Painéis solares flexíveis altamente resistentes e (2) sistemas de proteção magnética HET. Um componente-chave desses painéis solares flexíveis é sua massa muito pequena e espaço de armazenamento muito pequeno. Uma característica fundamental da hélice é sua capacidade de processar uma grande quantidade de propulsor com um fator de degradação muito baixo para missões High-delta-V. Ambas as tecnologias podem ser rapidamente varridas a um nível de potência muito maior. Para isso, redes de tração em vez de painéis rígidos foram usadas para reduzir o peso e o armazenamento. Foram construídos dois modelos de painéis flexíveis.

Reconhecimento

Agradecemos e agradecemos ao Sr. Taher M. Abu-Lebdeh, Professor Associado da Carolina do Norte A e T State Univesity, Estados Unidos e Sr. Muftah H. El-Naas PhD MCIC FICCE QAFCO Chair Professor em Engenharia química Engenharia de Gás Centro de Processamento de Gás College of Engineering Qatar University e Sra. Shweta Agarwala, Cientista Sênior de Pesquisa do Centro de Cingapura para 3D Printing Nanyang Technology University Singapura por suas sugestões e comentários.