p O desenvolvimento de novos propelentes para satélites para substituir a hidrazina tóxica tornaria o lançamento e o manuseio de satélites mais seguros, mas também requer a interrupção dos sistemas atuais, de acordo com os pesquisadores. p Conforme o número de satélites aumenta, o mesmo acontecerá com a quantidade de combustível que usamos para lançá-los. E entrar em órbita é apenas metade da equação. Uma vez que um satélite está posicionado acima da Terra, ele precisa de um método de propulsão para se certificar de que pode se mover, se necessário, evitando detritos espaciais, compensando o arrasto ao longo do tempo, e até mesmo se desorbitando no final de sua missão.

p O propelente padrão atual para satélites é o combustível à base de hidrazina, que é altamente tóxico. A exposição a altos níveis de hidrazina pode causar uma série de problemas de saúde, incluindo danos ao fígado, rins e sistema nervoso central. Se a hidrazina derramar enquanto um satélite ainda está no solo, sua natureza violenta e explosiva pode se tornar um problema de segurança pública.

p Preparar um satélite movido a hidrazina para o espaço é uma tarefa perigosa que requer precauções especiais para todos os envolvidos, incluindo roupas tipo traje espacial que garantem, se algo desse errado, as pessoas que manuseiam o combustível não respiram o gás propriamente dito. "Eles se parecem um pouco com um Homem Michelin, "disse o Dr. Norbert Frischauf, parceiro da consultoria espacial SpaceTec Partners na Bélgica.

p Portanto, não é nenhuma surpresa que os engenheiros estejam procurando por novos, maneiras mais limpas de lançar e impulsionar satélites que usam combustíveis não tóxicos. "A hidrazina é muito desagradável de se trabalhar do ponto de vista da saúde e segurança, então estamos vendo muito mais interesse nesses tipos de propelentes, "disse Erikas Kneižys, Diretor de Design da NanoAvionics, um fabricante de equipamentos para naves espaciais com base na Europa e nos Estados Unidos.

p Em 2011, a Agência Europeia de Produtos Químicos acrescentou a hidrazina à sua lista de "substâncias que suscitam elevada preocupação", o que significa que seu uso poderá ser restringido em breve.

p CubeSats

p A NanoAvionics é especializada em tecnologia para nanossatélites, incluindo CubeSats, que são satélites em miniatura feitos de unidades em forma de cubo de 10 cm, normalmente construído com componentes prontos para uso e pesando cerca de 1kg cada. À medida que satélites menores como esses se tornam mais comuns - a NanoAvionics diz que houve um aumento de 300% no lançamento de pequenos satélites entre 2016 e 2020 - a demanda por propelentes limpos adequados para eles provavelmente aumentará.

p "Basicamente, não havia produtos quando se olhava para o mercado CubeSat e quando se olhava especialmente para a propulsão (química) usando (combustível limpo), "disse Kneižys." Então vimos este nicho e começamos a trabalhar nele.

p Por meio de um projeto intitulado EPSS, A NanoAvionics desenvolveu um propelente menos prejudicial à base de dinitramida de amônio, ou ADN, um composto feito de nitrogênio, oxigênio, e hidrogênio, especialmente para pequenos satélites. O sistema foi integrado a um satélite piloto e passou por uma demonstração em órbita.

p O novo sistema é conhecido como monopropelente, que funciona passando o combustível sobre um catalisador que faz com que ele se decomponha, produzindo calor e gases que impulsionam a espaçonave. Outros sistemas usam um bipropelente, em que dois líquidos são mantidos separados e normalmente pegam fogo ao serem misturados.

p Usar um bipropelente aumenta o risco durante a fabricação, diz Kneižys, já que as duas substâncias podem entrar em contato acidentalmente e entrar em ignição antes do esperado. "Em nosso monopropelente, você tem que percorrer quilômetros para garantir que ele queime, por isso é relativamente benigno e estável em comparação com (a maioria) dos sistemas bipropelentes, "disse Kneižys.

p Mas não são apenas os satélites menores que podem se beneficiar de um propelente não tóxico.

p HyproGEO, um projeto coordenado pela empresa aeroespacial Airbus, também desenvolveu um sistema de propulsão não tóxico, desta vez com foco em satélites em órbita geoestacionária ao redor da Terra. Orbitando em 36, 000 km, esses satélites parecem ficar em um ponto fixo acima da superfície da Terra e são normalmente usados ​​para coisas como comunicações e radiodifusão.

p "Para chegar lá, requer muita energia, "diz o Dr. Frischauf da SpaceTec Partners, um membro do consórcio HyproGEO.

p Agora mesmo, essa energia é fornecida principalmente por propelentes à base de hidrazina. Mas HyproGEO desenvolveu um sistema de propulsão híbrido que usa peróxido de hidrogênio. O combustível, que é 98% de peróxido de hidrogênio - em comparação com a solução de 6% ou mais que você usaria para descolorir o cabelo - é altamente ácido, mas ainda menos arriscado de se trabalhar do que a hidrazina. Também se decompõe em oxigênio e água, evitando a liberação de gases prejudiciais ao ser humano.

p Os satélites geoestacionários são projetados para durar uma década ou mais, então o propelente, que também é usado para manobrá-los quando estiverem em órbita, deve ser igualmente robusto. "Você tem que ter certeza de que ainda estará funcionando depois de 15 anos, então deve ser um sistema simples, porque se for complicado, sempre há o risco de alguma coisa quebrar, "disse o Dr. Frischauf.

p Híbrido

p A solução que a HyproGEO surgiu foi usar propulsão híbrida, que envolve a passagem do peróxido de hidrogênio sobre um catalisador para produzir oxigênio muito quente, bem como vapor de água. Esse oxigênio pode fornecer a propulsão por si só, ou pode ser usado para inflamar outra substância para um impulso extra. "Quando você controla o fluxo de oxigênio, você pode controlar o impulso do motor, "disse o Dr. Frischauf.

p A equipe desenvolveu com sucesso um motor de teste para armazenar o novo propelente, mostrou que se decompôs conforme o esperado, e então projetou um motor de foguete usando o combustível. Uma vez que essa obra foi concluída em 2018, A empresa de defesa norueguesa Nammo usou o motor híbrido HyproGEO para lançar um foguete a 107 km da superfície da Terra em apenas três minutos, uma escala de tempo típica de foguetes suborbitais que usam sistemas de propulsão tradicionais.

p Usar esses novos propelentes não beneficia apenas as pessoas que trabalham com os combustíveis tóxicos atuais, torna toda a infraestrutura mais eficiente e mais barata. Kneižys diz que o sistema EPSS projetado pela NanoAvionics custa cerca de um terço dos produtos semelhantes que usam propelentes tradicionais.

p Com todos esses benefícios, o que está segurando esses novos propelentes? Para um, os sistemas de propulsão híbridos tradicionalmente não são capazes de disparos de longa duração necessários para colocar os satélites em órbita geoestacionária, um problema que HyproGEO conseguiu superar.

p E a indústria já tem procedimentos configurados para lidar com combustíveis tradicionais como a hidrazina - a transição para algo novo requer a interrupção desses sistemas, disse o Dr. Frischauf. "É sempre necessário um certo ímpeto, um empurrãozinho para garantir que a nova tecnologia prevaleça. "