Rússia e EUA ensaiam cooperação para construir motores de veículos espaciais

A Rússia mantém a liderança mundial no desenvolvimento dos motores nucleares de foguete.

Na década de 70 e 80, a empresa soviética Saliut focada em desenvolvimento de motores nucleares para veículos espaciais construiu um reator e um protótipo de motor para testes em laboratório com hidrogênio gasoso.

Ao contrário do motor nuclear americano que gerava um impulso não superior a 8250 m/s, o motor soviético assegurava 9100 m/s por utilizar elementos combustíveis mais resistentes e conseguir uma temperatura mais alta na zona ativa do reator.

Naquela época, havia 34 veículos espaciais com propulsores nucleares no espaço, dos quais 32 eram soviéticos e dois, estadunidenses.

Hoje em dia, a agência especial norte-americana Nasa estuda a possibilidade de utilizar foguetes equipados com unidades de propulsão nucleares para missões a Marte.

Nos próximos cinco anos, a Nasa pretende investir cerca de US$ 1 bilhão na construção de um  foguete com um motor nuclear e de um gerador nuclear de energia elétrica. Por esse motivo, o uso de energia nuclear em motores de foguetes pode vir a ser uma vertente importante da cooperação espacial entre os dois países.

Pioneirismo russo

A técnica de uso seguro da energia nuclear no espaço foi inventada na Rússia. “Agora o país está desenvolvendo uma unidade de propulsão nuclear para naves espaciais”, divulgou o diretor-geral do Centro Nacional de Pesquisa Científica Keldich, Anatóli Koroteev, em uma conferência científica na Universidade Tecnológica Bauman dedicada à exploração do espaço, no final de janeiro passado.

“O centro está trabalhando ativamente nesse sentido em cooperação com a agência espacial russa (Roscosmos) e a Agência Nacional de Energia Atômica (Rosatom)”, continuou Koroteev, acrescentando que isso permite ter esperança de obter resultados positivos dentro do prazo estabelecido.

O Centro Keldich desenvolveu um projeto que permite evitar emissões nucleares no espaço e funciona em um circuito fechado, tornando a unidade inofensiva mesmo em caso de falha ou queda na Terra.

“Além de reduzir significativamente o risco decorrente do uso de energia nuclear, essa tecnologia atende ao fato de as unidades de propulsão nuclear serem utilizadas em órbitas de 800 a 1000 km de altitude”, explicou o cientista. Segundo ele, a unidade de propulsão nuclear em desenvolvimento no Centro Keldich irá criar novas possibilidades em termos de exploração espacial.

O novo propulsor será mais leve por utilizar um sistema de refrigeração sem moldura em que o fluido de refrigeração circula diretamente no espaço exterior sem tubos.

Para transformar o veículo espacial em um satélite artificial da Terra, é preciso produzir uma velocidade de cerca de 8 km/s. Para fazer voos interplanetários, um veículo espacial deve ser capaz de desenvolver uma velocidade superior a 11,2 km /s. Os motores a hidrogênio-oxigênio existentes resolvem esse problema, assegurando uma velocidade de até 10 km/s que permite chegar ao limite do sistema solar. 

Alternativas

Os satélites de comunicações têm sido equipados com motores a plasma que não utilizam combustível químico e são alimentados por baterias de acumuladores ou por geradores de radioisótopos ou por painéis solares. Capazes de funcionar durante muito tempo com baixo consumo de energia, esse motores, porém, apresentam uma série de desvantagens.

Em primeiro lugar, eles têm capacidade de tração de apenas alguns gramas, razão pela qual são utilizados principalmente para a correção das órbitas de satélites ou para a aceleração gradual de veículos leves no espaço. Além disso, o impulso de aceleração nos atuais motores a plasma é tão lento que a sonda européia SMART-1 lançada em setembro de 2003 levou quase 18 meses para chegar à Lua.

A solução é aliar o potencial energético dos motores a combustível químico ao consumo reduzido de energia dos motores a plasma, usando motores nucleares na fase de aceleração.

Muitos desses sistemas têm a mesma estrutura do motor de foguete a combustível líquido, mas a diferença é que a temperatura dos gases de escape deslocados pelo bocal que criam um empuxo aumenta devido à liberação de energia térmica durante a cisão nuclear, e não por causa da combustão de dois componentes.

No lugar de uma câmara de combustão, o motor nuclear tem um reator capaz de aquecer o gás a mais de 3.000 K.

Apesar de o motor nuclear ser tecnologicamente mais sofisticado e mais pesado do que o motor a combustível líquido e implicar o uso de sistemas de segurança especiais, ele é mais eficaz porque seu reator permite aquecer todo o gás com um baixo peso molecular. Se o motor nuclear usar como combustível o hidrogênio, terá uma velocidade de escape do bocal três vezes maior do que os melhores motores a oxigênio-hidrogênio.

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