Satélites movidos a metal sólido podem usar lixo espacial como combustível? Entenda

O espaço está ficando lotado – os humanos já colocaram mais de 20 mil satélites em órbita desde o início da era espacial, e há planos para lançar milhares de outros nos próximos anos. Alguns desses satélites já queimaram na atmosfera ou caíram de volta na Terra, geralmente no oceano, mas mais de 13 mil ainda estão lá. Cerca de um quinto está inativo, simplesmente orbitando como lixo espacial.

Nas últimas duas décadas, centenas desses satélites mortos colidiram para criar milhões de pedaços de estilhaços. Isso cria um risco constante de colisão para satélites ativos e para a Estação Espacial Internacional – um problema tão grave que várias redes de vigilância ao redor do mundo observam de perto milhares de objetos maiores, para mover espaçonaves para fora do caminho quando necessário.

A crescente ameaça de detritos espaciais exige maior manobrabilidade em órbita e uma redução da quantidade de lixo. A startup britânica Magdrive afirma que pode ajudar com ambos, por meio de um novo sistema de propulsão para espaçonaves que serão lançadas ao espaço pela primeira vez no final deste ano e serão alimentadas por metal sólido.

“Queríamos construir algo que realmente movesse a agulha para a humanidade na indústria espacial e nos deixasse subir os degraus da escada para nos tornarmos uma civilização espacial”, diz Mark Stokes, cofundador da Magdrive em 2019.

Ele afirma que usar um sistema de propulsão de metal sólido pode tornar os satélites 10 vezes mais manobráveis, ao mesmo tempo em que reduz a massa dedicada à propulsão em 10 vezes.

A Magdrive está trabalhando em três versões de seus propulsores espaciais e, como funcionam com metal sólido, podem um dia até ser alimentados por lixo espacial coletado diretamente em órbita, transformando-o de ameaça em fonte de combustível.

O melhor dos dois mundos

Os satélites precisam de sistemas de propulsão por uma série de razões, incluindo mudar para uma órbita diferente, compensar o arrasto atmosférico que desestabilizaria a órbita em que estão, evitar detritos e, eventualmente, sair da órbita.

A maioria dos sistemas de propulsão de satélites atualmente são químicos ou elétricos, mas, de acordo com Stokes, ambos têm desvantagens: “A propulsão química tem um empuxo muito alto, mas sua eficiência – ou suas milhas por galão, se preferir – é muito baixa”.

“Por outro lado, os sistemas de propulsão elétrica hoje em dia têm características completamente opostas. Eles têm um empuxo muito baixo, mas uma eficiência excelente, excelentes milhas por galão.”

As maiores ambições da humanidade para a economia espacial, incluindo mineração de asteroides, grandes constelações de satélites e construção de estações espaciais em órbita estão, diz Stokes, fora de alcance por enquanto porque esses sistemas de propulsão exigem uma troca entre potência e eficiência – uma decisão que precisa ser tomada antes mesmo do satélite ser lançado.

“Estamos construindo o primeiro sistema desse tipo que tem o melhor dos dois mundos. É propulsão elétrica, mas tem uma melhoria de magnitude no empuxo, com uma redução de magnitude em volume e massa”, acrescentou.

A primeira versão do sistema Magdrive – chamado Warlock – está programada para ser lançada em órbita em junho de 2025. Ele funciona criando energia usando painéis solares de bordo, assim como os atuais sistemas de propulsão elétrica. Mas enquanto os atuais sistemas elétricos usam a energia para ionizar, ou detonar, um gás pressurizado – geralmente um produto químico tóxico chamado hidrazina – o Magdrive o usa para ionizar metal sólido.

O metal é muito denso, o que significa que ocupa menos espaço a bordo do que um tanque contendo gás pressurizado. Isso, ele acrescenta, tornaria a vida mais fácil para os fabricantes de satélites, que consideram os tanques pressurizados “uma dor de cabeça”, pois são difíceis de trabalhar e podem causar explosões se rompidos, enquanto o metal é inerte e não sofre degradação ao longo do tempo.

Por enquanto, o Magdrive usa cobre, escolhido porque é relativamente barato e amplamente disponível, embora qualquer metal faça o trabalho, de acordo com Stokes. Uma vez detonado, o metal é transformado em plasma extremamente quente e denso, ou gás eletricamente carregado.

“O que você obtém é esse plasma de cobre altamente energético saindo da parte de trás do propulsor”, continua Stokes, que move o propulsor na direção oposta.

Abastecido por lixo?

Por enquanto, o sistema não é reabastecível. No futuro mais distante, no entanto, Stokes acredita que o sistema poderia obter seu combustível do lixo espacial existente, coletando satélites mortos para metal para usar como propulsor – embora até agora esse plano seja apenas hipotético.

“O benefício disso é que seremos capazes de fechar o ciclo da nova economia da era espacial usando recursos que já estão lá”, diz Stokes.

Isso tornaria o Magdrive, acrescenta Stokes, o único sistema de propulsão que não precisa levar seu combustível todas as vezes.

“Agora, cada satélite precisa trazer seu propulsor da Terra, e isso é como construir um novo trem toda vez que você sai da estação”, diz.

A empresa está mirando sua primeira implantação comercial no ano que vem, e mirando clientes com uma ampla gama de necessidades: “Estamos construindo uma peça padronizada de hardware que pode caber a bordo de qualquer satélite – então, praticamente qualquer pessoa em toda a indústria espacial”, explica Stokes.

“Isso inclui uma variedade de aplicações diferentes, desde observação da Terra até manutenção de satélites e comunicações”, ele diz, e pode ser usado em satélites pesando de 10 quilos até 400 quilos.