As velas solares usam a energia do sol para impulsionar as espaçonaves pelo cosmos. Veja mais fotos da exploração espacial. Foto cedida pela NASA p Centenas de missões espaciais foram lançadas desde a última missão lunar, incluindo várias sondas espaciais que foram enviadas às bordas do nosso sistema solar. Contudo, nossas viagens ao espaço têm sido limitadas pela potência dos motores de foguetes químicos e pela quantidade de combustível de foguete que uma espaçonave pode transportar. Hoje, o peso de um ônibus espacial no lançamento é de aproximadamente 95 por cento do combustível. O que poderíamos realizar se pudéssemos reduzir nossa necessidade de tanto combustível e dos tanques que o contêm?
p As agências espaciais internacionais e algumas empresas privadas propuseram muitos métodos de transporte que nos permitiriam ir mais longe, mas uma missão espacial tripulada ainda não foi além da lua. A mais realista dessas opções de transporte espacial exige a eliminação do combustível e dos motores de foguete - substituindo-os por velas. Sim, isso mesmo, velas.
p A NASA é uma das organizações que tem estudado essa incrível tecnologia chamada velas solares, que usará a energia do sol para nos enviar ao espaço profundo. Neste artigo, O HowStuffWorks mostra como a ideia da vela solar se desenvolveu, onde a NASA e outros estão testando esta tecnologia e quão longe e rápido as velas solares podem nos levar no universo. p
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Um único quadrante, O sistema de vela solar de 10 metros está totalmente implantado em uma câmara de vácuo de 50 pés de diâmetro no Langley Research Center da NASA em Hampton, Va. Foto cedida pela NASA / Able Engineering p Quase 400 anos atrás, como grande parte da Europa ainda estava envolvida na exploração naval do mundo, Johannes Kepler propôs a ideia de explorar a galáxia usando velas. Por meio de sua observação de que caudas de cometa foram sopradas por algum tipo de brisa solar, ele acreditava que as velas poderiam capturar esse vento para impulsionar as espaçonaves da mesma forma que os ventos moviam as naves nos oceanos. Embora a ideia de Kepler de um vento solar tenha sido refutada, desde então, os cientistas descobriram que a luz solar exerce força suficiente para mover objetos. Para tirar vantagem dessa força, A NASA tem feito experiências com velas solares gigantes que podem ser empurradas através do cosmos pela luz.
p Existem três componentes para uma espaçonave movida a vela solar:
Equipe de propulsão solar de vela da NASA e parceira da indústria, A Able Engineering implantou com sucesso seu sistema de velas solares no Langley Research Center durante um período de cinco semanas de testes de abril a maio de 2004. Então, em julho de 2004, Equipe de propulsão solar de vela da NASA e parceira da indústria, L'Garde, Inc., também viu a implantação bem-sucedida de seu sistema de velas solares no Glenn Research Center.
p Em agosto de 2004, duas grandes velas solares foram lançadas e implantadas no espaço pela Agência de Exploração Aeroespacial Japonesa. consulte Mais informação
Um sistema de velas solares de quatro quadrantes criado pela equipe de propulsão de velas solares da NASA no Marshall Space Flight Center em Huntsville, Ala., e seu parceiro da indústria, L'Garde, Inc. está totalmente implantada em uma câmara de vácuo de 30 metros de diâmetro no Glenn Research Center da NASA. Foto cedida pela NASA / L’Garde p Embora as velas solares tenham sido projetadas antes (a NASA tinha um programa de velas solares na década de 1970), os materiais disponíveis até a última década eram pesados demais para projetar um veículo a vela solar prático. Além de ser leve, o material deve ser altamente reflexivo e capaz de tolerar temperaturas extremas. As velas gigantes testadas pela NASA hoje são feitas de um peso muito leve, material reflexivo que é 100 vezes mais fino do que uma folha média de papelaria. Este "aluminizado, material resistente à temperatura "é chamado CP-1 . Outra organização que está desenvolvendo tecnologia de vela solar, a Sociedade Planetária (uma privada, grupo sem fins lucrativos com sede em Pasadena, Califórnia), suporta o Cosmos 1 , que possui velas solares feitas de Mylar reforçado com alumínio e têm aproximadamente um quarto da espessura de um saco de lixo de plástico de uma folha.
p A natureza reflexiva das velas é fundamental. À medida que os fótons (partículas de luz) ricocheteiam no material reflexivo, eles empurram a vela suavemente, transferindo o impulso para a vela. Porque existem tantos fótons da luz solar, e porque eles estão constantemente batendo na vela, existe uma pressão constante (força por unidade de área) exercida sobre a vela que produz uma aceleração constante da espaçonave. Embora a força em uma espaçonave de vela solar seja menor que a de um foguete químico convencional, como o ônibus espacial, a espaçonave de vela solar acelera constantemente ao longo do tempo e atinge uma velocidade maior.
p Você deve estar se perguntando o que acontece quando a espaçonave se encontra longe da luz solar. Um laser a bordo poderia assumir o controle, fornecendo a propulsão necessária às velas. p Energia solar - verifique. Velas solares - conferir. Mas como vamos levar as velas e suas espaçonaves para o espaço? Vamos dar uma olhada. Você quer buracos na vela?
Les Johnson, do Marshall Space Flight Center, segura um rígido, material leve de fibra de carbono que fez com que muitos cientistas da vela solar parassem para pensar. Esta fibra foi diferente do material padrão da vela solar porque é cerca de 200 vezes mais espessa. Mas, milhares de orifícios minúsculos permitem que ela pese quase o mesmo que os materiais mais finos da vela solar em teste.
Um quadrante de quatro, O sistema de vela solar de 20 metros é totalmente implantado durante os testes na instalação Plum Brook da NASA Glenn Research Center em Sandusky, Ohio. Foto cedida pela NASA p Com apenas a luz do sol como poder, uma vela solar nunca seria lançada diretamente do solo. Uma segunda espaçonave é necessária para lançar a vela solar, que seria então implantado no espaço. Outra forma possível de lançar uma vela solar seria com microondas ou feixes de laser fornecidos por um satélite ou outra espaçonave. Esses feixes de energia poderiam ser direcionados à vela para lançá-la ao espaço e fornecer uma fonte de energia secundária durante sua jornada. Em um experimento no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL), velas foram levadas a decolar usando feixes de microondas, enquanto feixes de laser foram usados para empurrar a vela para a frente.
p Depois de lançado, as velas são lançadas usando um sistema de lança inflável que é acionado por um mecanismo de lançamento embutido.
Cosmos 1
Cosmos 1, a nave espacial movida a vela solar da Sociedade Planetária, será lançado de um submarino russo submerso no Mar de Barents. Depois de lançado, o Cosmos 1 de 220,5 libras (100 kg) receberá um impulso de um "motor de impulso" - colocando-o em órbita a aproximadamente 885 km acima da Terra.
As velas solares estabelecerão novos recordes de velocidade para espaçonaves e nos permitirão viajar além de nosso sistema solar. p A tecnologia de vela solar acabará desempenhando um papel fundamental nas missões de longa distância da NASA. Mas até onde essas velas solares serão capazes de nos levar e com que rapidez elas nos levarão até lá?
p Como descobrimos na última seção, velas solares não seriam inicialmente impulsionadas pela quantidade de força que é usada para lançar o ônibus espacial. A NASA acredita que a exploração do espaço é semelhante ao conto da "Tartaruga e a Lebre, "com a espaçonave propelida por foguete sendo a lebre. Nesta corrida, a espaçonave propelida por foguete vai saltar rapidamente, movendo-se rapidamente em direção ao seu destino. Por outro lado, uma espaçonave sem foguete movida por uma vela solar começaria sua jornada em um ritmo lento, mas constante, gradualmente ganhando velocidade à medida que o sol continua a exercer força sobre ele. Cedo ou tarde, não importa o quão rápido vá, o foguete ficará sem energia. Em contraste, o barco a vela solar tem um suprimento infinito de energia do sol. Adicionalmente, a vela solar poderia potencialmente retornar à Terra, enquanto o veículo movido a foguete não teria nenhum propelente para trazê-lo de volta.
p À medida que continua a ser empurrado pela luz do sol, o veículo movido a vela solar aumentará a velocidade que os veículos movidos a foguete nunca seriam capazes de atingir. Esse veículo acabaria por viajar a cerca de 56 mi / s (90 km / s), o que seria mais de 200, 000 mph (324, 000 km / h). Essa velocidade é cerca de 10 vezes mais rápida do que a velocidade orbital do ônibus espacial de 5 mi / s (8 km / s). Para lhe dar uma ideia de como isso é rápido, você poderia viajar de Nova York a Los Angeles em menos de um minuto com um veículo a vela solar viajando em alta velocidade. p Se a NASA lançasse uma sonda interestelar movida a velas solares, levaria apenas oito anos para ele pegar a espaçonave Voyager 1 (a espaçonave mais distante da Terra), que viaja há mais de 20 anos. Ao adicionar um laser ou transmissor de feixe magnético, A NASA disse que pode aumentar a velocidade para 18, 600 mi / s (30, 000 km / s), que é um décimo da velocidade da luz. Nessas velocidades, a viagem interestelar seria quase certa.
