O dispositivo de Configuração Reversa de Campo de Princeton, o PFRC-2, no Laboratório de Física de Plasma de Princeton, em Nova Jersey.
(Imagem: © Elle Starkman / PPPL Escritório de Comunicações)
Nave espacial movida a fusão pode não ser apenas um sonho de ficção científica por muito mais tempo.
o Direct Fusion Drive (DFD) pode voar pela primeira vez em 2028, se tudo correr conforme o planejado, disseram os desenvolvedores do conceito.
Isso seria uma grande notícia para os fãs do espaço; o DFD do tamanho de uma minivan poderia receber 22.000 libras. (10.000 kg) de espaçonave robótica para Saturno em apenas dois anos, ou até Plutão dentro de cinco anos após o lançamento, disseram os membros da equipe do projeto. (Para perspectiva: a missão Cassini da NASA chegou a Saturno em 6,75 anos e a sonda New Horizons da agência levou 9,5 anos para chegar a Plutão.)
E o mecanismo funciona como uma fonte de energia potente, o que significa que a tecnologia pode ter uma ampla gama de aplicações fora da Terra.
Por exemplo, o DFD poderia ajudar a alimentar a estação espacial em órbita lunar da NASA, conhecida como o portão, além de bases na lua e em Marte, Stephanie Thomas, vice-presidente da Princeton Satellite Systems em Plainsboro, Nova Jersey, disse a equipe do projeto no final do mês passado durante uma apresentação com o grupo de trabalho Future In-Space Operations da NASA.
O DFD é uma variante da Configuração Reversa em Campo de Princeton (PFRC), um conceito de reator de fusão inventado no início dos anos 2000 por Samuel Cohen, do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL). O DFD é basicamente um reator PFRC com uma extremidade aberta, através da qual a exaustão flui para gerar empuxo, explicou Thomas.
O interior do DFD apresentará um plasma quente magneticamente contido de hélio-3 e deutério, um tipo especial "pesado" de hidrogênio que possui um nêutron em seu núcleo (em oposição ao hidrogênio "normal", que não possui nêutrons). Os átomos desses elementos se fundem neste plasma, gerando muita energia - e muito pouca radiação perigosa, disse Thomas.
O plasma em fusão aquece o propulsor frio que flui para fora da região de confinamento. Este propulsor é direcionado para fora de um bico na parte traseira do motor, produzindo empuxo.
Todo esse calor se traduz em muita energia - provavelmente entre 1 e 10 megawatts, disse Thomas. O DFD utilizará essa energia, usando um mecanismo de "ciclo de Brayton" para converter grande parte do calor em eletricidade.
Isso significa que uma missão do DFD seria capaz de fazer uma grande quantidade de trabalho científico depois de chegar ao seu destino. Por exemplo, um orbitador de Plutão equipado com fusão poderia transmitir energia a um sonda na superfície do planeta anão e também enviar vídeo de alta definição de volta à Terra, disse Thomas.
Fusão nuclear é lendariamente difícil de usar; ninguém conseguiu demonstrar um reator de fusão comercialmente viável em larga escala. (Como diz a velha piada, "A fusão é a fonte de energia do futuro e sempre será".) Mas Thomas e sua equipe acham que seu conceito tem uma chance muito real de sucesso.
"O DFD é diferente de outros conceitos de reator de fusão", disse ela, citando o tamanho pequeno do conceito, operação limpa, baixa radiação e método exclusivo de aquecimento por plasma (que emprega uma antena de ondas de rádio).
A equipe do DFD garantiu financiamento de várias agências recentemente para continuar desenvolvendo o conceito. Por exemplo, o trabalho de 2016 a 2019 foi auxiliado por duas rodadas de financiamento do programa NASA Innovative Advanced Concepts, que visa fomentar o desenvolvimento de tecnologia de voo espacial potencialmente revolucionária.
E o DFD recebeu um prêmio da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada em Energia (ARPA-E) este ano, que financiará novos desenvolvimentos até o próximo ano.
A equipe já demonstrou alguns conceitos fundamentais com o experimento PFRC-1, realizado no PPPL de 2008 a 2011, e o PFRC-2, que está em operação agora. Os pesquisadores ainda não alcançaram a fusão, mas esperam fazê-lo com o PFRC-4 em meados da década de 2020.
Um protótipo de voo seguiria logo depois. Uma missão real pode vir na esteira de um vôo de demonstração bem-sucedido - talvez já em 2028, disse Thomas.
- Esta startup descobriu o segredo da fusão de energia?
- Explodida a fusão de prótons, a fonte de energia solar (infográfico)
- Rápidas viagens por fusão a Marte não são fantasia, dizem os cientistas
O livro de Mike Wall sobre a busca por vida alienígena "Lá fora"(Grand Central Publishing, 2018; ilustrado por Karl Tate), saiu agora. Siga-o no Twitter @michaeldwall. Siga-nos no Twitter @Spacedotcom ou Facebook.
