O poder de fusão nuclear é uma tecnologia muito avançada. Para os céticos, dificilmente será alcançável. No entanto, apesar dessa transição difícil, as reações nucleares que alimentam o sol podem ser usadas em outros campos. A mais óbvia é a das armas: todos conhecemos o poder destrutivo das bombas de hidrogênio. Outro caso de uso sem dúvida melhor poderia ser implementado: o da espaçonave.
O conceito de motor de fusão direta chamado drive de fusão direta (ou DFD) está em desenvolvimento no Laboratório de Física de Plasma de Princeton. Uma equipe de cientistas e engenheiros, liderada por Dr. Samuel Cohen , funciona em sua segunda versão. Os desenvolvedores esperam passar para uma fase de teste no espaço e algum dia torná-lo o principal sistema de propulsão para naves espaciais que viajam pelo nosso sistema solar. Já existe um objetivo particularmente interessante, que tem vários pontos em comum com a Terra: Titã. Tem potencial para hospedar formas de vida, e não é por acaso que as missões já estão planejadas (de um, chamado Dragonfly, eu disse há algum tempo).
Basta pensar: com um motor de fusão direta, poderíamos enviar uma sonda para lá em menos de dois anos. Segundo pesquisa realizada pelo departamento de física do New York City College of Technology, liderada pelo professor Roman Kezerashvili e ladeado por dois colegas da Politécnica de Torino, Paulo Aime e Marco Gajeri.
A partir da esquerda: Marco Gajeri, Dr. Samuel Cohen, Paolo Aime, Prof. Roman Kezerashvili
O motor de fusão direta
O conceito de motor de fusão a frio envolve um combustível com deutério e um isótopo de hélio-3 . Mesmo com quantidades relativamente pequenas de combustível extremamente poderoso, o DFD pode superar os métodos de propulsão química ou elétrica comumente usados hoje. O impulso específico do sistema, que é uma medida de quão eficientemente um motor usa combustível, é estimado como comparável aos motores elétricos mais eficientes atualmente disponíveis. Em resumo, com exemplos extremos: um motor eficaz como o dos foguetes, mas com a eficiência da propulsão elétrica.
Vamos para o Titan!
Os recursos desse mecanismo de fusão direta parecem ótimos, mas ainda assim ele precisa de um teste. Os autores do artigo escolheram Titan: para mapear o melhor caminho para a maior lua de Saturno, a equipe italiana colaborou com os desenvolvedores do DFD no PPPL usando dados de desempenho do mecanismo de teste. A equipe cruzou o desempenho do motor com outros dados (em alinhamentos planetários) e elaborou dois caminhos potenciais para Titan. Aquele em que o impulso do motor é aplicado só no começo e no final da viagem (TCT) e aquele em que o impulso é constante para a duração da viagem.
Com o empuxo constante, o motor de fusão direta reduziria o tempo de viagem para pouco menos de 2 anos, enquanto o perfil TCT resultaria em um tempo total de viagem de 2,6 anos para uma espaçonave muito maior do que a espaçonave. Cassini. Ambos os caminhos não exigiriam ajuda gravitacional, da qual as naves espaciais que viajam para os planetas exteriores têm se beneficiado regularmente. A Cassini, a última missão famosa a visitar o sistema de Saturno, levou quase 7 anos.
Uma coisa importante a se notar, ele afirma Marco Gajeri, um dos autores da pesquisa, é que a janela que torna os recursos do motor de fusão direta mais eficientes se abre por volta de 2046. Temos (muito) menos de 30 anos para aprimorar e ajustar essa revolução na propulsão.
E uma vez lá?
Outros desafios surgirão quando uma sonda de motor de fusão direta DFD atingir o sistema de Saturno. Orbitar o segundo maior planeta do sistema solar é relativamente fácil. Transferir órbitas para sua lua maior é muito mais difícil. Resolver este problema requer abordar o problema de três corpos , um problema de mecânica orbital notoriamente difícil envolvendo a resolução das órbitas de três corpos orbitais diferentes (ou seja, a nave espacial, Saturno e Titã).
Para resolvê-lo, o DFD pode começar a explorar outra das vantagens que o distinguem: fornecer energia direta aos sistemas da espaçonave. Um motor de fusão direta é uma fonte de energia e também uma fonte de impulso. Se projetado corretamente, pode fornecer toda a energia de que uma espaçonave precisa para uma missão de longa duração e (desculpe o trocadilho) para missões de longa duração.
Por exemplo, em Plutão. A única missão humana desse tipo, New Horizons, levou 9 anos para chegar a Plutão. Escusado será dizer que um motor de fusão direta reduziria drasticamente o tempo necessário para fazer essa jornada. E se estiver operacional nos próximos 30 anos, poderá começar a atuar como força motriz para todos os tipos de novas missões de exploração.
Mais informações: O estudo em pdf
