Uma espaçonave leva entre sete e nove meses para chegar a Marte. O tempo depende da espaçonave e da distância entre os dois planetas, que muda à medida que seguem suas órbitas ao redor do Sol. A Perseverance da NASA é a espaçonave mais recente a fazer a viagem e demorou cerca de sete meses.
Se não demorasse tanto, Marte estaria ao alcance de uma missão humana, mais cedo ou mais tarde. A NASA está explorando a ideia de usar propulsão elétrica nuclear para reduzir o tempo de viagem.
Enviar uma missão tripulada a Marte é muito mais complicado do que enviar um explorador robótico como o Perseverance. O Perseverance será deixado lá após o término de sua missão. Mas os humanos precisam retornar à Terra. Uma das principais restrições é o lançamento de janelas. Estas ocorrem a cada 26 meses, quando os planetas estão mais próximos uns dos outros, tornando a viagem mais curta e mais administrável. Assim, uma missão tripulada de retorno a Marte pode levar cerca de quatro anos, dependendo de fatores como o tempo da tripulação no planeta.
Um sistema de propulsão mais eficiente em desenvolvimento poderia transportar uma tripulação a Marte numa viagem de ida e volta em apenas cerca de dois anos, de acordo com os seus proponentes. Engenheiros do Centro de Pesquisa Langley da NASA estão trabalhando em um sistema de propulsão elétrica nuclear que poderia trazer Marte ao alcance nesses prazos. Esses sistemas usam um reator nuclear para gerar eletricidade, que é usada para ionizar ou carregar positivamente propulsores gasosos e criar impulso.
Mas há um problema: tem que ser montado no espaço.
O sistema é chamado de Radiadores Montados Modulares para Veículos de Propulsão Elétrica Nuclear, ou MARVL. MARVL está conectado ao objetivo da NASA de desenvolver um Veículo de Trânsito em Marte, também conhecido como Transporte Espacial Profundona próxima década ou no final da década de 2030.
Um dos componentes do sistema é o sistema de dissipação de calor. O sistema é uma matriz do tamanho de um campo de futebol, uma vez implantado. A ideia é dividir o sistema em componentes separados que possam ser montados roboticamente no espaço.
“Ao fazer isso, eliminamos a tentativa de encaixar todo o sistema em uma carenagem de foguete”, disse Amanda Stark, engenheira de transferência de calor da NASA Langley e investigadora principal do MARVL. “Por sua vez, isso nos permite relaxar um pouco o design e realmente otimizá-lo.”
Dobrar todo o sistema em uma carga pequena o suficiente para caber dentro da carenagem de um foguete não é realmente uma opção. Os engenheiros dobraram com sucesso outras espaçonaves em cones e as implantaram após o lançamento. O espelho do JWST é provavelmente o melhor exemplo disso. Mas o espelho primário do JWST tem apenas 6,5 metros (21 pés e 4 polegadas) de diâmetro. Isso é muito menor que o sistema de dissipação de calor do MARVL e ainda era um desafio elaborado.
Modular o sistema de dissipação de calor e montá-lo no espaço com robôs abre novas possibilidades. Os componentes poderiam ser lançados ao espaço em qualquer ordem e em qualquer combinação que fizesse sentido.
A robótica espacial está avançando e desempenhará um papel cada vez maior à medida que o futuro se desenrola. A ideia toda é um desafio de engenharia, mas não está tão fora de alcance. O Centro de Pesquisa Langley da NASA vem trabalhando nesses tipos de problemas há décadas.
Langley é um enorme complexo que cobre mais de 700 acres e emprega milhares de engenheiros, técnicos e cientistas. Fez contribuições pioneiras para voos e voos espaciais. O Centro desempenhou um papel importante no desenvolvimento do Módulo Lunar Apollo e contribuiu para outros empreendimentos, como o Telescópio Espacial Hubble e o Viking Mars Lander. A tecnologia e a pesquisa espaciais são um de seus focos principais.
Esta é uma oportunidade de produzir do zero um veículo projetado para ser lançado em pedaços e montado no espaço.
“Os veículos existentes não consideraram anteriormente a montagem no espaço durante o processo de design, por isso temos aqui a oportunidade de dizer: ‘Vamos construir este veículo no espaço. Como fazemos isso? E como será o veículo se fizermos isso? Acho que vai expandir o que pensamos quando se trata de propulsão nuclear”, disse Julia Cline, mentora do projeto na Diretoria de Pesquisa da NASA em Langley. Cline liderou a participação do centro no desenvolvimento do plano de maturação da tecnologia de Propulsão Elétrica Nuclear como precursor do MARVL.
O sistema de Propulsão Elétrica Nuclear (NEP) não foi o único em consideração. A NASA também considerou o Propulsão Térmica Nuclear (NTP) sistema. Eles também consideraram um projeto de “asa quádrupla” para o sistema NEP porque ele poderia ser dobrado na carenagem de carga útil do Sistema de Lançamento Espacial. No entanto, esse sistema exigia uma área de superfície maior e os sistemas de implantação nesse projeto eram pesados e complicados. Também exigia mais propelente.
O design Bi-Wing tem várias vantagens sobre o design Quad-Wing. Pode ser lançado peça por peça em veículos lançadores comerciais sem a necessidade do SLS. A carenagem da carga útil do foguete não restringe o tamanho do radiador e evita o fluxo solar, o que inibiria o resfriamento.
A NASA deu à equipe do projeto MARVL dois anos para desenvolver a ideia. Até lá, a equipe espera ter pronta uma demonstração terrestre em pequena escala.
“Um de nossos mentores comentou: ‘É por isso que eu queria trabalhar na NASA, para projetos como este’”, disse Stark, “o que é incrível porque estou muito feliz por estar envolvido nisso e sinto o mesmo. ”
