Quais são algumas formas incomuns de propulsão espacial?

Atualmente, as formas típicas de propulsão espacial são impulsionadores sólidos de foguetes, foguetes líquidos e foguetes híbridos. Todos carregam seu combustível a bordo e usam energia química para produzir impulso. Infelizmente, eles podem ser muito caros: pode levar de 25 a 200 kg de foguete para entregar uma carga útil de 1 kg à baixa órbita terrestre. A elevação de um kg para a órbita terrestre baixa custa, no mínimo, US $ 4.000 dólares (USD) a partir de 2008. US $ 10.000 podem ser mais comuns.

A abordagem do foguete químico para o lançamento e viagens espaciais é fundamentalmente limitada. Como um foguete precisa impulsionar seu próprio combustível para cima na parte mais densa da atmosfera, não é muito econômico. Uma invenção mais recente é a espaçonave particular SpaceShipOne, que usava uma nave de transporte (White Knight) para transportá-la a 14 km (8,7 milhas) de altitude antes do lançamento. A essa altura, maior altitude que o Monte. No Everest, o SpaceShipOne já está acima de 90% da atmosfera e é capaz de usar seu pequeno motor híbrido para percorrer o resto do caminho até a borda do espaço (100 km de altitude). É provável que as naves espaciais turísticas reutilizáveis, baratas e reutilizáveis ​​sejam baseadas nesse modelo.

Além do paradigma químico dos foguetes, existem várias outras formas de propulsão espacial que foram analisadas. Os propulsores de íons, em particular, já foram utilizados com sucesso por várias naves espaciais, incluindo o Deep Space 1, que visitou o cometa Borrelly e o asteróide Braille em 2001. Os propulsores de íons operam como um acelerador de partículas, jogando íons para fora da parte traseira do motor usando um eletromagnético campo. Para viagens mais longas, como da Terra a Marte, os propulsores de íons oferecem melhor desempenho do que as formas convencionais de propulsão espacial, mas apenas por uma pequena margem.

Formas mais avançadas de propulsão espacial incluem a propulsão por pulso nuclear e outras abordagens movidas a energia nuclear. A densidade de potência de uma usina nuclear ou bomba nuclear é muitas vezes maior que a de qualquer fonte química, e os foguetes nucleares seriam correspondentemente mais eficazes. Propulsão por pulso nuclear que um projeto de referência da década de 1960, chamado Orion - não deve ser confundido com o Veículo de Exploração de Tripulação Orion da década de 2000 - que poderia entregar uma tripulação de 200 pessoas a Marte e voltar em apenas quatro semanas, em comparação com 12 meses para a missão de referência atual da NASA, alimentada quimicamente, ou para as luas de Saturno em sete meses.

Outro projeto chamado Projeto Daedalus levaria apenas cerca de 50 anos para chegar à Estrela de Bernard, a 6 anos-luz de distância, mas exigiria algum progresso tecnológico na área de fusão por confinamento inercial (CIF). A maioria das pesquisas sobre propulsão por pulso nuclear foi cancelada devido ao Tratado de Proibição Parcial de Testes em 1965, embora a idéia tenha recebido atenção renovada ultimamente.

Outra forma de propulsão espacial, velas solares, foi examinada com alguns detalhes nas décadas de 1980 e 1990. As velas solares usariam uma vela reflexiva para acelerar a carga útil usando a pressão de radiação do sol. Sem massa de reação, as velas solares podem ser ideais para viagens rápidas longe do sol. Embora as velas solares possam levar semanas ou meses para acelerar a uma velocidade apreciável, esse processo pode ser ultrapassado usando lasers baseados na Terra ou no espaço para direcionar a radiação para a vela. Infelizmente, a tecnologia para dobrar e desdobrar uma vela solar extremamente fina ainda não está disponível; portanto, a construção pode ter que ocorrer no espaço, complicando consideravelmente as coisas.

Outra forma futurista de propulsão espacial seria usar a antimatéria como combustível para a propulsão, como algumas naves espaciais da ficção científica. Hoje, a antimatéria é a substância mais cara da Terra, custando cerca de US $ 300 bilhões em dólares por miligrama. Apenas vários nanogramas de antimatéria foram produzidos até agora, o suficiente para acender uma lâmpada por vários minutos.

A principal distinção entre muitas das tecnologias mencionadas e foguetes químicos é que essas tecnologias podem acelerar a espaçonave a velocidades próximas da luz, enquanto foguetes químicos não podem. Assim, o futuro a longo prazo das viagens espaciais reside em uma dessas tecnologias.