Movendo-se pelo espaço em solavancos

Normalmente, o Departamento de Energia dos EUA (DOE) não se intromete no desenvolvimento de sistemas de propulsão para a NASA, mas está continuamente trabalhando com melhores magnetos supercondutores e interruptores de estado sólido muito rápidos e de alta potência. Em meados dos anos 90, Goodwin presidiu uma sessão do Projeto de Física de Propulsão Avançada da NASA (Breakthrough Propulsion Physics Project) (em inglês), em que está trabalhando no projeto de sistemas de propulsão que não usam propelente e sim um sistema de alta energia e que eventualmente possa contornar a inércia.

Deve haver uma maneira de usar essa tecnologia que os cientistas do Departamento de Energia estão desenvolvendo para ajudar a NASA atender seus compromissos e atender as metas que possam surgir", disse Goodwin. O que surgiu da pesquisa do Departamento de Energia foi a idéia de Goodwin para um sistema de propulsão espacial que use magnetos supercondutores e super-resfriados, vibrando 400.000 vezes por segundo. Se esse pulso rápido puder ser orientado numa direção, ele pode criar um sistema de propulsão espacial muito eficiente com a capacidade de atingir velocidades de cerca de 1% da velocidade da luz.

O núcleo do sistema é um eletromagneto tipo solenóide, super-resfriado e uma placa de metal que provoca uma assimetria no campo magnético

Durante os primeiros 100 nanossegundos (bilionésimos de segundo) de aumento de energização de um eletromagneto, ele está em um estado não equilibrado que o permite pulsar muito rapidamente. Depois que o campo magnético se estabelece, o eletromagneto atinge um estado de equilíbrio e não ocorrem mais pulsos. Goodwin descreve o eletromagneto que ele está usado como um solenóide que é basicamente um fio magnético supercondutor enrolado em volta de um cilindro de metal. Toda a estrutura terá um diâmetro de 30,5 cm, altura de 91,4 cm e peso de 25 kg. O fio usado nesse sistema de propulsão é uma liga de nióbio e estanho. Diversas dessas cordoalhas de fios serão enroladas como um cabo. Esse eletromagneto é então super-resfriado com hélio líquido até 4 graus Kelvin (-452,47ºF ou -269,15ºC).

Para que o magneto vibre, é necessário que se provoque uma assimetria no campo magnético. Goodwin planeja introduzir deliberadamente uma placa de metal no campo magnético para aumentar o movimento vibratório. Essa placa seria feita com cobre, alumínio ou ferro. As placas de cobre e alumínio são melhores condutoras e produzem um efeito maior sobre o campo magnético. A placa seria carregada e isolada do sistema para criar a assimetria. Então, a eletricidade da placa seria drenada em alguns microssegundos (milionésimos de segundo) antes que o magneto pudesse oscilar na direção oposta.

"Agora, o truque está aí; podemos usar essa condição de forma que se mova somente numa direção? É difícil que se consiga fazer. É por esse motivo que gostaríamos de fazer uma experiência para descobrir", disse Goodwin. 

Importante para o sistema é o interruptor de estado sólido que controlaria a eletricidade que é enviada da fonte de alimentação para o eletromagneto. Basicamente, esse interruptor ligaria e desligaria o eletromagneto 400.000 vezes por segundo. Um interruptor de estado sólido se parece com um chip de computador com tamanho maior do que o normal - imagine um microprocessador com quase o tamanho de um disco de jogo de hockey. Sua tarefa é pegar a energia que está em estado de equilíbrio e convertê-la em um pulso de alta potência e muito rápido, de 400.000 vezes por segundo a 30 amps e 9.000 volts.

Na próxima seção, você aprenderá mais sobre de onde o sistema retira sua potência e como isso pode enviar futuras espaçonaves para além do nosso sistema solar.