p Mover um nanosatélite no espaço requer apenas uma pequena quantidade de impulso. Engenheiros da Michigan Technological University e da University of Maryland se uniram, colocar um foguete em nanoescala sob um microscópio, e assisti o que aconteceu. p Para o infinito e além com nanossatélites

p Quando um satélite é colocado em órbita por um foguete, sua jornada apenas começou. Lançado no espaço por conta própria, o satélite precisa de um propulsor a bordo para que possa navegar até o local desejado e permanecer lá, apesar das muitas coisas que fazem o possível para tirá-lo do curso.

p "O espaço não é o vácuo vazio do nada que muitos de nós assumimos, "diz Kurt Terhune, estudante de graduação em engenharia mecânica e autor principal de um novo estudo publicado em Nanotecnologia esta semana. "O espaço, na verdade, tem uma pequena quantidade de atmosfera que causa arrasto, ventos solares que empurram os satélites para fora do curso e detritos espaciais que representam um perigo constante. "

p Isso é especialmente importante na nova era da exploração espacial. Dezenas de empresas planejam lançar milhares de minúsculos satélites - alguns tão pequenos quanto caixas de sapatos - nos próximos cinco anos. Cada um desses nanossatélites precisará de seu próprio e minúsculo propulsor. Uma solução vem na forma de um propulsor de eletrospray que Terhune estuda junto com seu orientador, L. Brad King, o Ron e Elaine Starr Professor de Engenharia de Sistemas Espaciais. Os propelentes para esses propulsores são chamados de "líquidos iônicos, "que são sais líquidos à temperatura ambiente.

p "Muito parecido com o sal de mesa de cloreto de sódio que muitos de nós gostamos nas batatas fritas, líquidos iônicos são compostos por números aproximadamente iguais de íons carregados positivamente e negativamente, "Terhune diz, explicando que os campos elétricos, fornecido por baterias de naves espaciais, pode exercer forças sobre esses íons e ejetá-los para o espaço em grande velocidade. O feixe de íons emitido pode fornecer o impulso suave de que o nanosatélite precisa.

p Motores de electrospray

p Muitos desses minúsculos propulsores de eletropulverização agrupados podem impulsionar uma espaçonave a grandes distâncias, talvez até o exoplaneta mais próximo. Propulsores de electrospray estão sendo testados no LISA Pathfinder da Agência Espacial Europeia, que espera equilibrar objetos no espaço com tanta precisão que eles só seriam perturbados por ondas gravitacionais.

p Mas esses motores de gotículas têm um problema:às vezes, formam picos em forma de agulha que interrompem o funcionamento do propulsor - eles atrapalham os íons que fluem para fora e transformam o líquido em sólido. Terhune e King queriam descobrir como isso realmente acontece.

p “O desafio é obter imagens de um material na presença de um campo elétrico tão forte, é por isso que recorremos a John Cumings, da Universidade de Maryland, "King diz, explicando que Cumings é conhecido por seu trabalho com materiais desafiadores. Para tornar as coisas mais difíceis, a ponta da gota pode se mover alguns mícrons enquanto o propulsor está operando. Alguns mícrons é uma pequena distância, mas em comparação com os recursos que a equipe precisava observar, isso tornava o experimento semelhante a tentar encontrar uma agulha em um palheiro.

p "Encontrar a ponta real da gota em escala nanométrica com um microscópio eletrônico é como tentar olhar através de um canudo de refrigerante para encontrar uma moeda em algum lugar no chão de uma sala, "King diz." E se essa moeda se mover, como a ponta da gota de sal derretido, então sai da câmera, e você tem que começar a pesquisar tudo de novo. "

p No Advanced Imaging and Microscopy Lab da University of Maryland, Cumings colocou o minúsculo propulsor em um microscópio eletrônico de transmissão (TEM) - um telescópio avançado que pode ver coisas até milionésimos de um metro. Eles observaram enquanto a gota se alongava e se afiava até um ponto, e então começou a emitir íons. Então, os defeitos semelhantes a árvores começaram a aparecer.

p De volta à órbita

p Os pesquisadores dizem que descobrir por que essas estruturas ramificadas crescem pode ajudar a prevenir sua formação. O problema ocorre quando o feixe de elétrons de alta energia do microscópio expõe o fluido à radiação, quebrando algumas das ligações entre os átomos nos íons. Isso danifica a estrutura molecular do sal fundido, então ele gelifica e se acumula.

p "Pudemos observar as estruturas dendríticas se acumularem em tempo real, "Terhune diz." O mecanismo específico ainda precisa ser investigado, mas isso pode ter importância para espaçonaves em ambientes de alta radiação. "

p Ele acrescenta que o feixe de elétrons do microscópio é mais poderoso do que configurações naturais, mas a gelificação pode afetar a vida útil dos motores de electrospray no espaço profundo e em órbitas geossíncronas onde a maioria dos satélites do planeta circulam. E você não precisa ser um cientista de foguetes para saber que descobrir a física para melhorar esse tempo de vida é uma boa ideia.