Os CubeSats estão se tornando cada vez mais populares, com cerca de 2.400 lançados até agora. No entanto, o tamanho pequeno limita suas opções para tecnologias fundamentais de exploração espacial, incluindo propulsão. Eles se tornam ainda mais críticos quando os planejadores de missão projetam missões que exigem que eles viajem para outros planetas ou até mesmo asteroides. Uma equipe da Universidade Khalifa de Ciência e Tecnologia em Abu Dhabi lançou recentemente uma revisão das diferentes tecnologias de propulsão Cubesat atualmente disponíveis – vamos dar uma olhada em suas vantagens e desvantagens.

O artigo divide os sistemas de propulsão em quatro categorias: Químico, Cinético, Elétrico e “Sem Propulsor”. Os sistemas químicos são os foguetes tradicionais que a maioria das pessoas pensa ao lançar satélites – eles queimam produtos químicos juntos e expelem gás criado pelo fogo para produzir impulso. Os sistemas cinéticos usam coisas como gás frio, onde em vez de reagir dois produtos químicos juntos, eles simplesmente empurram moléculas de gás para fora para se impulsionarem na direção oposta.

Os sistemas elétricos são semelhantes aos sistemas cinéticos, mas usam um sistema elétrico, como um propulsor de efeito Hall, para aquecer o propelente antes que ele seja expelido. Por fim, as tecnologias sem propulsão não têm nenhum componente ativo e, em vez disso, usam passivamente as forças do próprio espaço para se mover. O exemplo mais comum disso são as velas solares.

O SciShow Space discute como funcionam os sistemas de propulsão do CubeSat.
Crédito – Canal do YouTube SciShow Space
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Vamos começar com a propulsão química. Esta é provavelmente a configuração menos útil para Cubesats, pois os requisitos de material para lidar com pequenas explosões tornam a infraestrutura de suporte muito volumosa e pesada para caber em um pacote CubeSat tradicional. Embora alguns sistemas miniaturizados que poderiam caber em uma estrutura CubeSat tenham sido desenvolvidos, os sistemas de propulsão química provavelmente não decolarão tão cedo.

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Os sistemas cinéticos são muito mais comuns para CubeSats, e o artigo os divide em duas categorias principais: Gás Frio e Resistojet. No passado, relatamos sobre sistemas que usam tudo, de amônia a água, como propulsores cinéticos, que se enquadrariam no Gás Frio. Se o gás for aquecido ligeiramente antes da liberação, o sistema se torna uma configuração Resistojet. Embora o aquecimento não esteja nem perto do nível de explosões usadas em foguetes químicos, ele ainda aumenta a força do propulsor que sai do bico do propulsor.

A propulsão elétrica é similar em muitos aspectos à propulsão cinética, mas usa energia elétrica para aquecer seus propulsores antes da descarga. O artigo divide essas tecnologias em três categorias principais: descarga eletrotérmica, eletrostática e eletromagnética. Os sistemas de descarga eletrotérmica são similares aos arcjets, embora nenhum sistema pequeno o suficiente para caber em um fator de forma Cubesat tenha sido desenvolvido ainda que possa fornecer a energia necessária para tal sistema.

Desenvolvedores do CubeSat falam sobre o desenvolvimento de um sistema de micropropulsão.
Crédito – Canal do YouTube do CubeSat Developers Workshop
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Os sistemas de electrospray usam forças elétricas em vez de aquecimento para acelerar partículas carregadas usadas como propulsores. As partículas carregadas são aceleradas através de um campo magnético criado pelo sistema de propulsão e forçadas através do bocal do propulsor em alta velocidade. Os sistemas eletromagnéticos operam de forma semelhante usando um arco para ionizar o propulsor, que é então empurrado para fora pelo campo magnético que é formado ao redor do material ionizado. No geral, os sistemas elétricos estão se tornando mais comuns em CubeSats. Ainda assim, seus requisitos de material normalmente exigem usinagem de alta precisão e outras tecnologias avançadas que os tornam mais difíceis de desenvolver do que sistemas cinéticos simples.

Os sistemas sem propulsão tornaram-se mais difundidos com o teste bem-sucedido do Lightsail, o demonstrador de tecnologia de vela solar da Planetary Society. No entanto, outras tecnologias sem propulsão, como amarras ou uma vela magnética que se alimenta por meio de campos magnéticos flutuando ao redor do sistema solar. Ao mesmo tempo, muitos desses sistemas permanecem na fase conceitual; sua capacidade de fornecer impulso potencialmente ilimitado atrai designers de Cubesat com missões de longo prazo em mente. No entanto, eles são novamente limitados pelo desenvolvimento de materiais e restrições de tamanho, pois grandes estruturas são necessárias para muitos deles, e é desafiador empacotá-los nos limites de um CubeSat.

Com todo o desenvolvimento acontecendo no mundo dos CubeSats, mais ideias serão, sem dúvida, discutidas no futuro. Com os custos de lançamento diminuindo, mais indústrias e organizações não governamentais estarão interessadas em como a plataforma pode ajudá-las. Mas não importa onde os CubeSats acabem sendo usados, eles terão que confiar em seus sistemas de propulsão para chegar lá.

Saber mais:
Alnaqbi, Darfilal e Min Swei – Tecnologias de propulsão para CubeSats: uma revisão
UT – O primeiro Cubesat com propulsor de efeito Hall foi para o espaço
UT – Um bando de CubeSats usará asas para manobrar na borda do espaço
UT – Pale Blue opera com sucesso seu sistema de propulsão à base de água em órbita

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Imagem principal:
Dois cubesats se comunicaram e então manobraram um em direção ao outro em uma recente demonstração de tecnologia.
Crédito: NASA

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Formado em Educação Física, apaixonado por tecnologia, decidi criar o site news space em 2022 para divulgar meu trabalho, tenho como objetivo fornecer informações relevantes e descomplicadas sobre diversos assuntos, incluindo jogos, tecnologia, esportes, educação e muito mais.