Motores a plasma permitirão o voo direto ao espaço

Esqueça os foguetes convencionais. Estamos à beira de ter aeronaves que podem voar do solo para o espaço usando somente o ar e eletricidade.

Os tradicionais motores a jato criam empuxo ao misturarem ar comprimido com o combustível, e incendeiam a mistura. Esta mistura em chamas se expande rapidamente e é jogada para trás do motor, empurrando o conjunto para frente.

Ao invés de combustível, os motores a jato de plasma usam eletricidade para gerar campos eletromagnéticos. Estes comprimem e excitam um gás, tal como o ar ou o argônio, transformando-os em plasma – um estado ionizado denso e quente, similar ao encontrado em reatores de fusão ou estrelas.Motores de plasma têm sido testados dentro de laboratórios pela última década. E a pesquisa sobre eles tem sido limitada à ideia de impulsionar satélites uma vez que estejam no espaço.

Berkant Göksel da Universidade Técnica de Berlim e sua equipe agora querem colocar motores a plasma em aeronaves. Ele disse:

Queremos desenvolver um sistema que pode operar acima da altitude de 30 quilômetros, onde motores a jato não pode ir.

Estes motores poderão até mesmo levar aeronaves de passageiros na beira da atmosfera e além.

O desafio foi desenvolver um motor de propulsão à plasma que respira ar, o qual poderia ser usado para decolagem, bem como o voo a grande altitude.

Motores a jato de plasma tendem a ser projetados para funcionarem no vácuo, ou nas baixas pressões encontradas a grandes altitudes na atmosfera, onde eles não precisariam carregar um suprimento de gás. Mas agora a equipe de Göksel testou um que pode operar no ar, à pressão de uma atmosfera (Journal of Physics Conference Series, doi.org/b66g). Göksel disse:

Somos os primeiros a produzir jatos de plasma poderosos e rápidos ao nível do solo.  Estes jatos de plasma podem alcançar velocidades de até 20 quilômetros por segundo.

A equipe usou um fluxo rápido de descargas elétricas com a duração de nanosegundo para ativar a mistura de propulsão. Uma técnica similar é usada em motores de combustão de detonação de pulso, tornando-os mais eficientes do que os motores padrão alimentados por combustível.

Esta é a primeira vez que alguém aplica a detonação por pulso a motores de plasma. Jason Cassibry, da Universidade de Alabama em Huntsville está impressionado:

Isto poderia ser grandemente estendido à uma gama de quaisquer aeronaves e baixar os custos operacionais.

Mas há vários obstáculos a serem superados antes de que a tecnologia possa propelir uma aeronave real. Para começar, a equipe testou mini motores de 80 milímetros de comprimento, e uma aeronave comercial precisaria de uns 10.000 deles para voar, o que torna o projeto atual muito complexo para aeronaves daquele tamanho. A equipe de Göksel planeja suprir motores para aeronaves pequenas e balões dirigíveis por agora.  Entre 100 e 1000 motores seriam necessários para uma pequena aeronave, o que a equipe acha que é plausível.

A maior limitação, porém, é a falta de baterias de peso leve. Uma enorme quantidade de eletricidade é requerida para gerar e manter o plasma. Dan lev, do Instituto de Tecnologia Technion-Israel, disse:

Um banco de motores requereria uma pequena usina elétrica, o que seria impossível montar numa aeronave com a tecnologia de hoje.

O suprimento de energia também é uma barreira para fazer os motores individuais maiores. Fazendo isso, reduziria o número de motores necessário para propelir uma aeronave, mas cada um requereria mais energia.

Göksel espera por uma avanços nos reatores de fusão compactos, para assim energizar seu sistema. Outras opções possíveis seriam painéis solares, ou enviar energia wireless (sem fios) para os motores, disse ele.

Enquanto  isto, ele está analisando a possibilidade de aeronaves híbridas, nas quais o motor a plasma seria combinado com motores de combustão por detonação de pulso, ou foguetes, a fim de economizar combustível.