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    Aqui está um plano para enviar uma nave espacial para Vênus, e fazer Vênus pagar por isso
    p Conceito artístico da superfície de Vênus. Crédito:NASA

    p Em 2005, o Grupo de Trabalho de Operações Futuras no Espaço (FISOWG) foi estabelecido com a ajuda da NASA para avaliar como os avanços nas tecnologias de voos espaciais poderiam ser usados ​​para facilitar as missões de volta à Lua e além. Em 2006, o Grupo de Trabalho FISO também estabeleceu a Série de Teleconferências FISO para conduzir a divulgação ao público e educá-los sobre questões relativas à tecnologia de voos espaciais, Engenharia, e ciência. p Toda semana, a série Telecon realiza um seminário onde os especialistas podem compartilhar as últimas notícias e desenvolvimentos de seus respectivos campos. Na quarta-feira, 19 de abril, em um seminário intitulado "Uma usina elétrica de combustão de metal que respira ar para a exploração in situ de Vênus", O engenheiro da NASA Michael Paul apresentou uma nova ideia em que a tecnologia existente poderia ser usada para fazer missões de longa duração a Vênus.

    p Para recapitular a história da exploração de Vênus, muito poucas sondas foram capazes de explorar sua atmosfera ou superfície por muito tempo. Não é surpreendente, considerando que a pressão atmosférica em Vênus é 92 vezes o que é aqui na Terra ao nível do mar. Sem mencionar o fato de que Vênus também é o planeta mais quente do sistema solar - com temperaturas médias de superfície de 737 K (462 ° C; 863,6 ° F).

    p Daí porque aquelas poucas sondas que realmente exploraram a atmosfera e a superfície em detalhes - como as sondas e sondas Venera da era soviética e a multi-sonda Venus Pioneer da NASA - só foram capazes de retornar dados por uma questão de horas. Todas as outras missões a Vênus tomaram a forma de orbitadores ou consistiram em espaçonaves conduzindo voos durante a rota para outros destinos.

    p Embora semelhante em tamanho e composição à Terra, Vênus tem uma atmosfera extremamente densa com nuvens que produzem chuva de ácido sulfúrico. Crédito:NASA

    p Tendo trabalhado nas áreas de exploração espacial e engenharia aeroespacial por 20 anos, Michael Paul conhece bem os desafios de montar missões em outros planetas. Durante seu tempo com o Laboratório de Física Aplicada da Universidade John Hopkins (JHUAPL), ele contribuiu para as missões Contour e Stereo da NASA, e também foi fundamental no lançamento e nas primeiras operações da missão MESSENGER em Mercúrio.

    p Contudo, foi um estudo de nível emblemático em 2008 - realizado em colaboração entre o JHUAPL e o Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA - que abriu seus olhos para a necessidade de missões que aproveitassem o processo conhecido como Utilização de Recursos In-Situ (ISRU). Como ele afirmou durante o seminário:

    p "Naquele ano, estudamos uma missão muito grande para a Europa, que evoluiu para a atual missão Europa Clipper. E também estudamos uma missão emblemática para o Saturno, para Titã especificamente. O estudo da missão do sistema Titã-Saturno foi uma verdadeira revelação para mim em termos do que poderia ser feito e por que deveríamos estar fazendo uma exploração mais aventureira e mais agressiva do in-situ em certos lugares. "

    p A missão principal a Titã foi o tema do trabalho de Paul desde que ingressou no Laboratório de Pesquisa Aplicada de Penn Sate em 2009. Durante seu tempo lá, ele se tornou um bolsista do Programa de Conceitos Avançados Inovadores da NASA (NIAC) por sua cocriação do Submarino Titan. Para esta missão, que irá explorar os lagos de metano de Titã, Paul ajudou a desenvolver sistemas de energia subaquáticos que forneceriam energia para sondas planetárias que não podem ver o sol.

    Crédito:Universo Hoje
    p Tendo retornado ao JHUAPL, onde ele é agora o líder de formulação da missão espacial, Paul continua a trabalhar em conceitos in-situ que podem permitir missões em locais do sistema solar que apresentam um desafio. Exploração in situ, onde os recursos locais são usados ​​para vários fins, apresenta inúmeras vantagens sobre os conceitos mais tradicionais, não menos importante é a relação custo-eficácia.

    p Considere a missão que depende de Geradores Termelétricos de Radioisótopos Multi-Missão (MMRTG) - onde elementos radioativos como o Plutônio-238 são usados ​​para gerar eletricidade. Considerando que este tipo de sistema de energia - que foi usado pelas sondas Viking 1 e 2 (enviadas a Marte em 1979) e o mais recente rover Curiosity - fornece densidade de energia sem paralelo, o custo de tais missões é proibitivo.

    p O que mais, missões in situ também podem funcionar em lugares onde células solares convencionais não funcionariam. Estes incluem não apenas locais no sistema solar externo (ou seja, Europa, Titã e Encélado), mas também lugares mais próximos de casa. A Bacia do Pólo Sul-Aitken, por exemplo, é um local permanentemente sombreado na Lua que a NASA e outras agências espaciais são interessantes em explorar (e talvez colonizar) devido à abundância de gelo de água lá.

    p Mas também há a superfície de Vênus, onde a luz solar é escassa por causa da densa atmosfera do planeta. Como Paulo explicou no decorrer do seminário:

    p Diagrama de um motor Sterling, parte da missão proposta à Europa (“Fire on Europa”). Crédito:lpi.usra.edu

    p "O que você pode fazer com outros sistemas de energia em lugares onde o Sol simplesmente não brilha? Ok, então você deseja chegar à superfície de Vênus e durar mais do que algumas horas. E acho que nos últimos 10 ou 15 anos, todas as missões que [foram propostas] para a superfície de Vênus tiveram praticamente um cronograma de duas horas. E tudo isso foi proposto, nenhuma dessas missões foi realmente realizada. E isso está de acordo com as 2 horas que as naves russas sobreviveram quando chegaram lá, para a superfície de Vênus. "

    p A solução para este problema, como Paulo vê, é empregar um Sistema de Energia e Energia Química Armazenada (SCEPS), também conhecido como motor Sterling. Esta tecnologia comprovada depende de energia química armazenada para gerar eletricidade, e é normalmente usado em sistemas subaquáticos. Mas adaptado para Vênus, poderia fornecer uma missão de pouso com uma quantidade considerável de tempo (em comparação com as missões Vênus anteriores) para conduzir estudos de superfície.

    p Para o sistema de energia que Paul e seus colegas estão imaginando, o motor Sterling levaria lítio de metal sólido (ou possivelmente iodo sólido), e depois liquefazer com uma carga pirotécnica. Este líquido resultante seria então alimentado em outra câmara onde seria combinado com um oxidante. Isso produziria calor e combustão, que seria então usado para ferver água, turbinas giratórias, e gerar eletricidade.

    p Esse sistema é normalmente fechado e não produz exaustão, o que o torna muito útil para sistemas subaquáticos que não podem comprometer sua flutuabilidade. Em Vênus, tal sistema permitiria a produção elétrica sem baterias de curta duração, uma célula de combustível nuclear cara, e poderia funcionar em um ambiente de baixa energia solar.

    p O Advanced Lithium Ion Venus Explorer (ALIVE), derivado do relatório final COMPASS (2016). Crédito:Oleson, Steven R., e Michael Paul

    p Um benefício adicional para tal nave operando em Vênus é que o oxidante seria fornecido localmente, eliminando assim a necessidade de um componente pesado. Simplesmente deixando entrar o CO2 externo - que a atmosfera de Vênus tem em abundância - e combinando com o lítio liquefeito (ou iodo) do sistema, o sistema SCEPS poderia fornecer energia sustentada por um período de dias.

    p Com a ajuda do Innovative Advanced Concepts (NIAC) da NASA e do financiamento do programa Hot Operating Temperature Technology (HOTTech) - supervisionado pela Divisão de Ciência Planetária da NASA - Paul e seus colegas puderam testar seu conceito, e descobriu que era capaz de produzir calor sustentado que era controlável e sintonizável.

    p Mais ajuda veio do laboratório COMPASS do Glenn Research Center, onde engenheiros de várias disciplinas realizam análises integradas de sistemas veiculares. De tudo isso, um conceito de missão conhecido como Advanced Lithium Venus Explorer (ALIVE) foi desenvolvido. Com a ajuda de Steven Oleson - o chefe do laboratório COMPASS do GRC - Paul e sua equipe imaginam uma missão em que uma sonda alcançaria a superfície de Vênus e a estudaria por 5 a 10 dias.

    p Tudo dito, é uma janela operacional entre 120 e 240 horas - em outras palavras, 60 a 120 vezes mais do que as missões anteriores. Contudo, quanto custaria tal missão ainda está para ser visto. De acordo com Paul, essa questão se tornou a base de um debate contínuo entre ele e Oleson, que discordou quanto ao fato de fazer parte do Programa Discovery ou do Programa Novas Fronteiras.

    p Impressão artística da superfície de Vênus. Crédito:ESA / AOES

    p Como Paul explicou, as missões pertencentes ao primeiro foram recentemente limitadas ao nível de $ 450 a $ 500 milhões, enquanto o último está limitado a $ 850 milhões. "Eu acredito que se você fez isso direito, você pode colocá-lo em uma missão de descoberta, "disse ele." Aqui no APL, Já vi ideias realmente complicadas caberem no limite de custo do Discovery. E acredito que a maneira como elaboramos esta missão, você poderia fazer isso para uma missão de descoberta. E seria muito emocionante fazer isso. "

    p Do ponto de vista puramente tecnológico, esta não é uma ideia nova. Mas em termos de exploração espacial, isso nunca foi feito antes. Garantido, ainda há muitos testes que precisam ser conduzidos antes que qualquer missão a Vênus possa ser planejada. Em particular, existem os subprodutos criados pela combustão de lítio e CO2 em condições semelhantes às de Vênus, que já produziu alguns resultados inesperados durante os testes.

    p Além disso, há o problema do gás nitrogênio (N2) - também presente na atmosfera de Vênus - acumulando-se no sistema, which would need to be vented in order to prevent a blowout. But the advantages of such a system are evident, and Paul and his colleagues are eager to take additional steps to develop it. This summer, they will be doing another test of a lithium SCEPS under the watchful eye of NAIC.

    p By this time next year, they hope to have completed their analysis and their design for the system, and begin building one which they hope to test in a controlled temperature environment. This will be the first step in what Paul hopes will be a three-year period of testing and development.

    p "The first year we're basically going to do a lot of number crunching to make sure we got it right, " he said. "The second year we're going to built it, and test it at higher temperatures than room temperature – but not the high temperatures of Venus! And in the third year, we're going to do the high temperature test."

    p Em última análise, the concept could be made to function in any number of high and low temperature conditions, allowing for cost-effective long-duration missions in all kinds of extreme environments. These would include Titan, Europa and Enceladus, but also Venus, the Moon, and perhaps the permanently-shadowed regions on Mercury's poles as well.

    p Space exploration is always a challenge. Whenever ideas come along that make it possible to peak into more environments, and on a budget to boot, it is time to start researching and developing them.


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