NASA dispara poderoso propulsor alimentado com lítio para viagens a Marte

Uma tecnologia que poderia impulsionar missões tripuladas a Marte e espaçonaves robóticas por todo o sistema solar foi recentemente posta à prova no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, no sul da Califórnia. Em 24 de fevereiro, pela primeira vez em anos e em níveis de potência superiores a qualquer teste anterior nos Estados Unidos, uma equipe ligou um propulsor eletromagnético que funciona com vapor metálico de lítio.

Este protótipo alcançou níveis de potência superiores aos propulsores elétricos de maior potência em qualquer uma das naves espaciais atuais da agência. Dados valiosos do primeiro disparo deste propulsor ajudarão a informar uma próxima série de testes.

“Na NASA, trabalhamos em muitas coisas ao mesmo tempo e não perdemos Marte de vista. O desempenho bem-sucedido do nosso propulsor neste teste demonstra um progresso real no sentido de enviar um astronauta americano para pisar no Planeta Vermelho”, disse o administrador da NASA, Jared Isaacman. “Isto marca a primeira vez nos Estados Unidos que um sistema de propulsão eléctrica operou a níveis de potência tão elevados, atingindo até 120 quilowatts. Continuaremos a fazer investimentos estratégicos que impulsionarão esse próximo salto gigante.”

Durante cinco ignições, o eletrodo de tungstênio no centro do propulsor brilhou em uma cor branca brilhante, atingindo mais de 5.000 graus Fahrenheit (2.800 graus Celsius). O trabalho foi realizado no JPL’s Laboratório de Propulsão Elétricasede da instalação de vácuo de propelente de metal condensável, um recurso nacional exclusivo para testar com segurança propulsores elétricos que usam propelentes de vapor metálico em níveis de potência de até megawatts.

A propulsão elétrica usa até 90% menos propelente do que os foguetes químicos tradicionais de alto empuxo. Os atuais propulsores de propulsão elétrica, como os que alimentam os da NASA Psique missão, use energia solar para acelerar propulsores, produzindo um empuxo baixo e contínuo que atinge altas velocidades ao longo do tempo. NASA JPL está testando um alimentado por lítio propulsor magnetoplasmadinâmico (MPD)uma tecnologia que vem sendo pesquisada desde a década de 1960, mas nunca voou operacionalmente. O motor MPD difere dos propulsores existentes por usar altas correntes interagindo com um campo magnético para acelerar eletromagneticamente o plasma de lítio.

Durante o teste, a equipe alcançou níveis de potência de até 120 quilowatts. Isso é mais de 25 vezes o poder dos propulsores de Psyche, que é atualmente operando os propulsores elétricos de maior potência de qualquer espaçonave da NASA. No vácuo do espaço, a força suave mas constante que os propulsores de Psyche fornecem ao longo do tempo acelera a nave espacial a 190.000 km/h.

“Projetar e construir esses propulsores nos últimos anos foi um longo período antes deste primeiro teste”, disse James Polk, cientista pesquisador sênior do JPL. “É um grande momento para nós porque não apenas mostramos o funcionamento do propulsor, mas também atingimos os níveis de potência que pretendíamos. E sabemos que temos um bom ambiente de testes para começar a enfrentar os desafios da expansão.”

Para ver o teste, Polk olhou através de um pequeno portal para a câmara de vácuo resfriada a água de 8 metros de comprimento. No interior, o propulsor ganhou vida, seu eletrodo externo em forma de bico brilhando incandescentemente enquanto emitia uma pluma vermelha vibrante. Polk pesquisa propulsores MPD alimentados com lítio há décadas, tendo trabalhado no projeto da NASA Alvorecer missão e da agência Espaço Profundo 1a primeira demonstração de propulsão elétrica além da órbita da Terra.

A equipe pretende atingir níveis de potência entre 500 quilowatts e 1 megawatt por propulsor nos próximos anos. Como o hardware opera em temperaturas tão altas, provar que os componentes podem suportar o calor durante muitas horas de testes será um desafio importante. Uma missão humana a Marte poderia necessitar de 2 a 4 megawatts de potência, exigindo múltiplos propulsores MPD, que teriam de funcionar durante mais de 23.000 horas.

Os propulsores MPD alimentados com lítio têm o potencial de operar em altos níveis de potência, usar o propelente de forma eficiente e fornecer empuxo significativamente maior do que os propulsores elétricos atuais. Totalmente desenvolvidos e emparelhados com uma fonte de energia nuclear, eles poderiam reduzir a massa de lançamento e apoiar as cargas úteis necessárias para missões humanas a Marte.

O trabalho do propulsor MPD, em desenvolvimento nos últimos dois anos e meio, é liderado pelo JPL em colaboração com a Universidade de Princeton em Nova Jersey e o Centro de Pesquisa Glenn da NASA em Cleveland. É financiado pela NASA Propulsão Nuclear Espacial projeto, que em 2020 começou a apoiar um programa de propulsão elétrica nuclear da classe megawatt para missões humanas a Marte, concentrando-se em cinco elementos tecnológicos críticos, dos quais o subsistema de propulsão elétrica é um. O projeto, baseado no Marshall Space Flight Center da agência em Huntsville, Alabama, faz parte do programa da NASA Diretoria de missão de tecnologia espacial.

Para saber mais sobre os esforços nucleares da NASA, visite:

https://www.nasa.gov/ignition/

Contato com a mídia

Melissa Pamer
Laboratório de Propulsão a Jato, Pasadena, Califórnia.
626-314-4928
melissa.pamer@jpl.nasa.gov

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