O MIT desenvolveu um novo dispositivo de micropropulsão que pode fornecer propulsão de “modo duplo” para microssatélites. O objetivo é permitir que pequenos satélites como o CubeSat manobrem rapidamente e voem longas distâncias e com eficiência. Esta tecnologia integra propulsão química e propulsão elétrica no mesmo sistema de combustível e espera-se que expanda significativamente as capacidades de missão de pequenas naves espaciais.
Uma equipe de engenharia do MIT testou recentemente um sistema de propulsão híbrido para pequenos satélites, que combina o alto empuxo dos foguetes químicos com a alta eficiência dos propulsores elétricos, e os dois métodos de propulsão compartilham o mesmo combustível. Os pesquisadores disseram que se espera que este projeto permita que naves espaciais portáteis e baratas, que só podem realizar missões em órbita baixa da Terra, realizem novas missões de exploração do espaço profundo e até mesmo voem para Marte.
Embora os microssatélites sejam há muito mais baratos de lançar e mais fáceis de implantar, eles são limitados em tamanho e espaço de combustível em termos de sistemas de propulsão. Para que mudanças rápidas de órbita e ajustes precisos de atitude sejam atendidos ao mesmo tempo, as soluções tradicionais geralmente exigem dois sistemas de propulsão independentes e dois tipos de combustível, o que é difícil de conseguir para plataformas pequenas.
De acordo com o artigo, os propulsores químicos podem produzir um impulso poderoso em um curto período de tempo e são adequados para mudanças rápidas de órbita; enquanto os propulsores elétricos, especialmente os propulsores EFI, têm empuxo pequeno, mas utilização de combustível extremamente alta e são adequados para aceleração lenta e de longo prazo, especialmente para navegação interestelar ou interplanetária. Os dois originalmente têm suas próprias vantagens, mas têm sido difíceis de serem compatíveis em pequenos satélites.
A chave para esta descoberta reside num propulsor chamado ASCENT, anteriormente desenvolvido pela Força Aérea dos EUA. O propulsor verde, denominado "Propulsor Energético Não Tóxico Avançado da SpaceCraft", foi originalmente desenvolvido como um combustível de propulsão química para substituir o combustível hidrazina altamente tóxico, mas a equipe de pesquisa descobriu mais tarde que também é essencialmente um líquido iônico. Os líquidos iônicos podem permanecer líquidos em um ambiente de vácuo, tornando-os ideais para uso em propulsores a jato eletrônicos.
A equipe do Laboratório AeroAstro do MIT, liderada pelo professor Paulo Lozano, está avançando nas pesquisas em torno desse recurso e conduzindo experimentos carregando o ASCENT em um pequeno tanque conectado a um CubeSat. Os pesquisadores colocaram o microssatélite em uma plataforma de levitação magnética para simular o ambiente sem gravidade do espaço e, em seguida, acenderam remotamente os propulsores sob diferentes tensões para observar seu desempenho operacional.
Os resultados dos testes mostram que o ASCENT é estável no desempenho de propulsão, com uma relação empuxo/peso de 40 a 65 micronewtons por watt, um impulso específico de 600 segundos e uma eficiência geral de aproximadamente 15%. Os propulsores também são capazes de operar continuamente por até 167 horas sem degradação mensurável do desempenho.
Amelia Bruno, primeira autora do artigo, disse que comparado com o propelente de eletroinjeção comumente usado pela equipe, o desempenho de empuxo do ASCENT é semelhante; agora que foi confirmado que o propulsor é compatível com este combustível, o design pode ser otimizado ainda mais no futuro. A equipe de pesquisa acredita que o maior significado desta solução é que ela permite que pequenos satélites realmente “compartilhem um tanque de propulsão e apoiem diferentes comportamentos de propulsão” pela primeira vez.
Em seguida, o MIT trabalhará com a NASA para avançar na missão Green Propulsion Dual Mode. É um CubeSat que transportará um propulsor químico e quatro propulsores EFI, todos compartilhando um único tanque ASCENT, e está programado para ser lançado ainda este ano. Esta será a primeira tentativa de usar tanques de propulsão compartilhados em um satélite, disse Lozano.
Se a verificação da missão for bem-sucedida, os cenários de aplicação desta tecnologia serão muito amplos, variando desde a implantação mais eficiente de constelações de satélites, rastreamento em tempo real de furacões, até a realização de exploração do espaço profundo a longas distâncias, todos estão sendo previstos. Lozano também mencionou que, no futuro, os CubeSats poderão até ser enviados para Marte ou para o cinturão de asteróides, permitindo-lhes navegar primeiro em baixa velocidade usando propulsores eletrônicos e, em seguida, usar propulsores químicos para ajustar rapidamente sua posição e observar os detalhes da área alvo.