Velas solares

As velas solares podem evocar imagens de velhos barcos à vela, como navios veleiros velozes ou modernos iates. Contudo, os princípios de construção e operação das velas solares são bem diferentes das velas de barco.

O que é uma vela solar?
Uma vela solar é um espelho grande que reflete os raios solares. Enquanto os fótons de luz solar atingem a vela, impulsionando-a, levam a espaçonave a incidirem sua força cinética sobre outros corpos. Porque há muitos fotóns de luz solar e estão constantemente atingindo a vela, há uma pressão constante (força por unidade de área) exercida sobre a vela que produz uma aceleração constante da espaçonave. Embora a força em uma espaçonave de vela solar seja menor que a de um foguete convencional químico como, por exemplo, o de um ônibus espacial, a nave espacial de vela solar acelera constantemente com o passar do tempo e atinge uma velocidade maior. É como comparar os efeitos de uma rajada de vento versus uma brisa serena em uma semente de dente-de-leão flutuando no ar. Embora a rajada (motor do foguete) inicialmente empurre a semente com maior força, ela morre rápido e a semente para por aí. Em oposição, a brisa de modo fraco empurra a semente durante um período maior e ela vai mais longe. As velas solares fazem com que a espaçonave se mova dentro do sistema solar entre as estrelas sem grandes motores de foguete e muito combustível.

Do que é feita uma vela solar?
Para uma vela solar ser uma maneira prática de impulsionar uma nave espacial, ela deve ter as características a seguir:

• grande área - ela deve coletar quanta luz solar for possível, porque quanto maior a área, maior a força da luz solar;
• peso leve - a vela deve ser fina e ter uma massa mínima, porque quanto mais massa, menos aceleração é obtida com a luz solar; 
• resistência à temperatura e durabilidade - ela deve resistir a mudanças de temperatura, partículas de carga e risco de colisão com micrometeoritos no espaço sidera.

Para satisfazer essas características, a maioria das velas são feitas de plástico resistente, revestido por metal, fino como poliéster BOPET ou poliamito. Por exemplo, a vela solar do Cosmos 1 é feita de alumínio revestido por poliéster BOPET, tem uma espessura de 0,0005 cm ou 5 mícrons (o polímero comum é de aproximadamente 0,0025 cm ou 25 mícrons de espessura) e uma área de 600 m².

As velas solares vêm em três projetos principais:

Foto cedida NASA Vela solar quadrada

• vela quadrada - requer vergas para apoiar o material da vela;
• vela de heliogiro - com pás como um helicóptero, a vela deve ser girada para estabilizar-se A;
• vela disco - a vela circular que deve ser controlada movendo-se o centro da massa relativa para o centro de pressão.

A Cosmos 1 tem uma vela solar que está entre uma vela quadrada e uma de heliogiro. É uma vela solar arredondada que é dividida em oito pás triangulares com vergas infláveis para apoio. A vela não tem que ser arredondada por questões de estabilidade.