Microssatélites ganham propulsão a água

Redação do Site Inovação Tecnológica -  

Cada tanque de combustível do microssatélite acomoda cerca de uma colher de sopa de água.[Imagem: Katherine Fowee et al. (2017)]

Propulsão para microssatélites

Os microssatélites e nanossatélites - ou cubesats -, muito menores do que os veículos espaciais convencionais, estão-se tornando cada vez mais prevalentes graças à sua capacidade de fazer ciência a um custo muito baixo.

Milhares desses satélites em miniatura estão sendo projetados para realizar uma variedade de tarefas, desde imagens de alta resolução e serviços de internet, até a resposta a desastres, monitoramento ambiental e vigilância.

Mas ainda falta um detalhe para que esses microssatélites atinjam todo o seu potencial: um sistema de micropropulsão que consiga fornecer "bits de impulso" precisos e com uma quantidade mínima de combustível, fazendo com que os nanossatélites consigam se posicionar para observar alvos definidos e programados.

Um sistema de propulsão próprio também permitirá que os cubesats deixem de ser objetos passivos e fadados a reentrar na atmosfera em poucas semanas.

Propulsão a água

A novidade nessa área de propulsão para microssatélites acaba de ser apresentada por Katherine Fowee e seus colegas da Universidade Purdue, nos EUA - a propósito, exceto a professora orientadora, todos os autores do trabalho são estudantes de graduação ou mestrado.

O novo tipo de sistema de micropropulsão usa água como combustível. Um design inovador de pequenos bicos liberam rajadas precisas de vapor de água para manobrar o pequeno satélite. A tecnologia é um sistema microeletromecânico, ou um MEMS, que são pequenas máquinas que contêm componentes medidos na escala de micrômetros, ou milionésimos de metro.

O sistema usa capilares pequenos o suficiente para aproveitar as propriedades microscópicas da água - como os capilares têm apenas 10 micrômetros de diâmetro, a tensão superficial evita que a água flua mesmo no vácuo do espaço.

O micropropulsor é um MEMS, um dispositivo microeletromecânico - a água sai pela ranhura central. À direita, sua estrutura transversal e vista explodida. [Imagem: Katherine Fowee et al. (2017)]

Pequenos aquecedores localizados perto das extremidades dos capilares criam o vapor de água e fornecem o empuxo. Desta forma, os capilares tornam-se válvulas que podem ser ligadas e desligadas ligando ou desligando os aquecedores elétricos - a tecnologia é semelhante a uma impressora a jato de tinta, usando os aquecedores para ejetar microgotas de água.

O propulsor demonstrou uma razão empuxo-potência de 230 micronewtons por watt para impulsos com duração de 80 segundos. Em uma câmara de vácuo, isto foi suficiente para fazer o microssatélite girar em menos de um minuto, usando menos de um quarto de watt, o que demonstra que este é um método viável mesmo para o controle de altitude dos cubesats.

Bibliografia:

Quad-Thruster FEMTA Micropropulsion System for CubeSat 1-Axis Control
Katherine Fowee, Steven Pugia, Ryan Clay, Matthew Fuehne, Margaret Linker, Anthony Cofer, Alina Alexeenko
31st Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites Proceedings