Uma parceria entre a Agência Espacial Brasileira (AEB) e a Universidade de Brasília (Unb), por meio do programa Uniespaço, vai impulsionar nos próximos anos a área espacial brasileira. Trata-se do desenvolvimento de pesquisas de propulsores a plasma tipo Hall, que entre diversas funcionalidades, otimizam e aumentam a vida útil de satélites geoestacionários e naves espaciais.
As pesquisas são desenvolvidas no Laboratório de Física de Plasmas da UnB e os resultados aplicados no projeto científico voltado para a realização de trabalhos técnicos de professores e estudantes. O projeto tem o objetivo de integrar o setor universitário às metas do Programa Nacional de Atividades Espaciais (PNAE), a fim de atender à demanda tecnológica do setor no desenvolvimento de produtos e processos, análises e estudos, para formar uma base sólida de pesquisa capazes de executar projetos de interesse da área espacial.
Precursor em universidades brasileiras, o LFP estuda também as aplicações dos plasmas para o aprimoramento de tecnologias ambientais, novos materiais, nanotecnologia e pesquisas relacionadas com a fusão termonuclear controlada.
De acordo com o coordenador do projeto, José Leonardo Ferreira, professor de Física da UnB, o estudo da propulsão espacial com plasmas é essencial para o aperfeiçoamento de missões espaciais de longa duração. O estudo da propulsão elétrica muito nos últimos 20 anos com a aplicação desses propulsores no controle de satélites de órbita baixa, média e geoestacionária, bem como de veículos espaciais em missões no sistema solar. Ele ressaltou ainda, que a expectativa é que a tecnologia de propulsores a plasma seja utilizada em missões tripuladas a Marte a partir de 2050.
Componente
O plasma é um gás ionizado composto por igual número de elétrons e de íons também conhecido como o quarto estado da matéria. Ele possui as mais altas temperaturas, é o componente principal das estrelas, nebulosas e galáxias e por isso constitui 99% da matéria do universo visível.
Segundo o professor Leonardo, na Terra o plasma precisa de condições especiais para ser produzido, por isso o desenvolvimento e teste de propulsores a plasma precisarem de recipientes a vácuo e de equipamentos especiais para produção de forma controlada.
Desenvolvido com a colaboração de pesquisadores da Rede Brasileira de Propulsão Elétrica, participam do projeto pesquisadores dos Laboratórios Associados de Plasma e de Combustão do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), Universidade Estadual de São Paulo (Unesp), Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e Faculdades de Tecnologia da UnB (FT e FGA) com destaque para os laboratórios de propulsão Aeroespacial do recém-criado curso de Engenharia Aeroespacial da UnB.
Investimento
Para realizar pesquisas e testes dos propulsores a plasma no laboratório da UnB, a Agência Espacial investiu na instalação de equipamentos adequados e de uma nova câmara de vácuo, adquirida em janeiro de 2017. O equipamento deve contribuir em breve para a realização das pesquisas desenvolvidas por alunos dos cursos de Física e Engenharia, e também para realização de trabalhos de iniciação científica, estágios, mestrado e doutorado.
O laboratório desenvolve propulsores a plasma do tipo Hall designados como Phall. Já foram desenvolvidos os modelos Phall I Phall IIa, IIb e IIc. Eles possuem em comum um arranjo de imãs permanentes posicionados em um canal com geometria cilíndrica. A posição dos imãs e as dimensões do canal da corrente Hall são calculados a partir de simulação computacional para obter as características do plasma e dos campos magnéticos com maior eficiência do propulsor. O campo magnético obtido a partir de imãs permanentes produz uma substancial economia na potência elétrica do propulsor.
O Phall IIc é o propulsor que está sendo aperfeiçoado hoje na UnB. Um dos principais objetivos imediatos do projeto é tornar o Phall mais compacto para testá-lo no espaço em pequenos satélites, com potência inferior a 100 watts.
“Esperamos que no futuro seja possível desenvolver e testar propulsores a plasma do tipo Hall mais potentes que possam vir a serem utilizados em missões espaciais brasileiras a lua ou mesmo a planetas e pequenos corpos do sistema solar.
José Leonardo ressaltou ainda que o LFP tem participado de forma ativa nas ações propostas para o desenvolvimento do Programa Espacial Brasileiro contribuindo com novas e desafiadoras missões espaciais, como por exemplo, a Missão ASTER (Missão a um asteroide triplo próximo utilizando propulsão elétrica), proposta para a AEB alavancar a primeira missão brasileira de espaço profundo.
A propulsão elétrica foi testada no espaço pela primeira vez na década de 1960, no lançamento dos satélites SERT I e II, ambos operados pela Agência Espacial Norte Americana (Nasa). Desde a época, missões espaciais que utilizam essa tecnologia têm como principal objetivo controlar altitude e órbita de satélites geoestacionários. A participação de empresas na área é cada vez maior, uma vez que esta tecnologia contribui significativamente para o aumento da vida útil desses satélites.
O LFP desenvolve propulsores elétricos do tipo Hall desde 2004, com o apoio de agências de fomento, como a Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF), a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), a Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), Fundação de Empreendimentos Científicos e Tecnológicos (Finatec) e o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
Aplicações espaciais
O LFP foi criado em 1995, sendo o desenvolvimento de fontes de plasma para aplicações espaciais iniciado em 2002, com a montagem do primeiro propulsor a plasma do tipo Hall com imãs permanentes, como o Phall I que serviu para demonstrar a viabilidade dessa nova tecnologia.
O projeto possibilita a elaboração e publicação de vários trabalhos técnico- científicos e a participação de estudantes e professores em congressos nacionais e internacionais, assim como a elaboração de cursos e disciplinas com foco na área espacial ministradas anualmente na UnB.
