A propulsão eletromagnética poderia nos levar à heliopausa a uma velocidade inatingível por espaçonaves convencionais. Fonte:NASA p Por décadas, o único meio de viagem espacial são os motores de foguetes movidos a propulsão química. Agora, no início do século 21, engenheiros aeroespaciais estão desenvolvendo maneiras inovadoras de nos levar às estrelas, incluindo propulsão leve, propulsão por fusão nuclear e propulsão por antimatéria. Um novo tipo de espaçonave que carece de qualquer propelente também está sendo proposto. Este tipo de espaçonave, que seria sacudido através do espaço por eletroímãs, pode nos levar mais longe do que qualquer um desses outros métodos.
p Quando resfriado a temperaturas extremamente baixas, eletroímãs demonstram um comportamento incomum:nos primeiros nanossegundos após a eletricidade ser aplicada a eles, eles vibram. David Goodwin , um gerente de programa no Escritório de Alta Energia e Física Nuclear do Departamento de Energia dos EUA, propõe que se esta vibração pode ser contida em uma direção, poderia fornecer um solavanco suficiente para enviar espaçonaves mais longe e mais rápido no espaço do que qualquer outro método de propulsão em desenvolvimento.
p Goodwin foi convidado a apresentar sua ideia em uma Conferência Conjunta de Propulsão em 8 de julho, 2001, em Salt Lake City, Utah. Nesta edição de Como as coisas vão funcionar , você verá como o sistema de propulsão eletromagnética de Goodwin funciona e como ele pode enviar espaçonaves para o espaço.
O coração do sistema é o super-resfriado, eletroímã tipo solenóide e a placa de metal que causa uma assimetria no campo magnético. p O Departamento de Energia dos EUA (DOE) normalmente não está no negócio de desenvolvimento de sistemas de propulsão para a NASA, mas está trabalhando continuamente em melhores ímãs supercondutores e muito rápido, alto poder interruptores de estado sólido . Em meados da década de 1990, Goodwin presidiu uma sessão para o Breakthrough Propulsion Physics Project da NASA, que está trabalhando para projetar sistemas de propulsão sem propulsor, usam um sistema de energia muito alta e podem, eventualmente, superar a inércia.
p "Parecia que deveria haver alguma maneira de usar essa tecnologia que [cientistas do DOE] estavam desenvolvendo para ajudar a NASA a atingir seus objetivos, e basicamente surgiu a partir disso, "Goodwin disse. O que surgiu da pesquisa DOE foi a ideia de Goodwin para um sistema de propulsão espacial que usa super-resfriado, ímãs supercondutores vibrando 400, 000 vezes por segundo. Se este pulso rápido puder ser direcionado em uma direção, poderia criar um sistema de propulsão espacial muito eficiente com a capacidade de atingir velocidades da ordem de uma fração de 1 por cento da velocidade da luz.
p Durante os primeiros 100 nanossegundos (bilionésimos de segundo) de um eletroímã aumentando, o eletroímã está em um estado não estacionário que permite pulsar muito rapidamente. Depois de aumentar, o campo magnético atinge um estado estacionário e não ocorre pulsação. Goodwin descreve o eletroímã que está usando como um solenóide , que é basicamente um fio magnético supercondutor enrolado em um cilindro de metal. Toda a estrutura terá um diâmetro de 1 pé (30,5 cm), uma altura de 3 pés (91,4 cm) e um peso de 55,12 libras (25 kg). O fio usado para este sistema de propulsão é um liga de nióbio-estanho . Vários desses fios de arame serão enrolados em um cabo. Este eletroímã é então super-resfriado com hélio líquido a 4 graus Kelvin (-452,47 F / -269,15 C). p Para o ímã vibrar, você precisa causar uma assimetria no campo magnético. Goodwin planeja introduzir deliberadamente um prato de metal no campo magnético para aumentar o movimento vibratório. Esta placa seria feita de cobre, alumínio ou ferro. As placas de alumínio e cobre são melhores condutores e têm maior efeito no campo magnético. A placa seria carregada e isolada do sistema para criar o assimetria . Em seguida, a placa seria drenada de eletricidade em poucos microssegundos (milionésimos de segundo) antes que o ímã pudesse oscilar na direção oposta. p "Agora, o problema aqui é, podemos usar essa condição de estado não estacionário de tal forma que ela se mova apenas em uma direção? ", disse Goodwin." E é aí que é muito incerto que isso possa ser feito. É por isso que gostaríamos de fazer uma experiência para descobrir. "Junto com a cooperação da Boeing, Goodwin está buscando financiamento da NASA para realizar tal experimento. p A chave para o sistema é o interruptor de estado sólido que mediaria a eletricidade que está sendo enviada da fonte de alimentação para o eletroímã. Esta chave basicamente liga e desliga o eletroímã 400, 000 vezes por segundo. Um switch de estado sólido se parece com um chip de computador superdimensionado - imagine um microprocessador do tamanho de um disco de hóquei. Sua função é pegar a energia em estado estacionário e convertê-la em um sistema muito rápido, pulso de alta potência 400, 000 vezes por segundo a 30 amperes e 9, 000 volts. p Na próxima seção, você aprenderá de onde o sistema extrai sua energia e como ele pode enviar futuras espaçonaves além de nosso sistema solar.
p O reator irá gerar energia através do processo de fissão nuclear induzida, que gera energia pela divisão de átomos (como átomos de urânio-235). Quando um único átomo se divide, ele libera grandes quantidades de calor e radiação gama. Uma libra (0,45 kg) de urânio altamente enriquecido, como aquele usado para fornecer energia a um submarino nuclear ou porta-aviões nuclear, é igual a cerca de 1 milhão de galões (3,8 milhões de litros) de gasolina. Meio quilo de urânio tem o tamanho de uma bola de beisebol, para que pudesse alimentar uma espaçonave por longos períodos de tempo sem ocupar muito espaço nela. Este tipo de energia nuclear, espaçonaves com propulsão eletromagnética seriam capazes de percorrer distâncias incrivelmente grandes. p A energia térmica de um reator nuclear pode ser convertida em eletricidade para alimentar a espaçonave. p "Você não poderia chegar à estrela mais próxima, mas você pode olhar para as missões para a heliopausa, "Goodwin disse." Se funcionou extremamente bem, ele poderia atingir velocidades de uma fração de 1 por cento da velocidade da luz. Mesmo assim, levaria centenas de anos para chegar à estrela mais próxima, o que ainda é impraticável. " p o heliopausa é o ponto em que o vento solar do sol encontra o vento solar interestelar criado pelas outras estrelas. Ele está localizado a cerca de 200 unidades astronômicas (AU) do sol (a localização exata da heliopausa é desconhecida). Uma UA é igual à distância média do Sol à Terra, ou cerca de 93 milhões de milhas (150 milhões de km). Para comparação, Plutão está a 39,53 UA do sol. p Para mover as pessoas, um dispositivo muito maior teria que ser construído, mas o diâmetro de 1 pé, Eletromagnético de 3 pés de altura pode empurrar pequenos, espaçonaves não tripuladas como uma sonda interestelar a distâncias muito distantes. O sistema é muito eficiente, de acordo com Goodwin, e coloca muita energia em um supercondutor. A questão é se os cientistas podem converter essa energia em propulsão sem destruir o ímã. A vibração rápida provavelmente levaria o ímã ao limite de sua força. p Os céticos de tal sistema dizem que tudo o que Goodwin realizará é vibrar o ímã muito rapidamente, mas não vai a lugar nenhum. Goodwin admite que ainda não há evidências de que seu sistema de propulsão funcionará. "É altamente especulativo, e nos meus dias mais otimistas, Acho que há uma chance em 10 de que funcione, "disse Goodwin. Claro, 100 anos atrás, as pessoas acreditavam que tínhamos ainda menos chance de chegar ao espaço.
