FOGUETE COM PROPULSÃO NUCLEAR PODERÁ CHEGAR À MARTE EM APENAS SEIS MESES

O Homem, aos poucos, vai diminuindo o tempo para cruzar o universo. Do cavalo às charretes; delas aos automóveis; dos automóveis aos aviões de hélices e depois aos jatos, aos super jatos, aos foguetes e agora, mais uma evolução. A startup britânica Pulsar Fusion está desenvolvendo o Sunbird, um foguete de fusão nuclear que pode reduzir drasticamente o tempo de viagem no espaço. O sonho da fusão nuclear tem sido perseguido por algumas das mentes mais brilhantes do mundo por décadas. A ideia é replicar o funcionamento interno das estrelas aqui na Terra. Isto pode significar energia limpa, virtualmente ilimitada. Apesar de  longas de tentativas e avanços, o sonho ainda não se tornou realidade, e provavelmente estamos ainda distantes de ver uma usina de energia de fusão em qualquer lugar do planeta. Realizar o processo no espaço pode soar como adicionar uma camada extra de complexidade a uma tecnologia já complexa, mas teoricamente poderia acontecer mais cedo do que na Terra. E poderia ajudar a espaçonave a atingir velocidades de até 805.000 quilômetros por hora. Essa, nem os autores dos Jetson’s pensaram. Quem chegou mais perto foi a Enterprise do Capitão Kirk e sua turma de heróis. A NASA já conseguiu o objeto denominado Parker Solar Probe da NASA, atingisse 692.000 quilômetros por hora.

Com financiamento da Agência Espacial do Reino Unido, a startup britânica Pulsar Fusion revelou o Sunbird, um conceito de foguete espacial projetado para encontrar espaçonaves em órbita, acoplar-se a elas e levá-las ao seu destino em alta velocidade usando fusão nuclear. “É muito antinatural fazer fusão na Terra”, diz Richard Dinan, fundador e CEO da Pulsar. “A fusão não quer funcionar em uma atmosfera. O espaço é um lugar muito mais lógico e sensato para fazer fusão, porque é onde ela quer acontecer de qualquer maneira.” Por enquanto, o Sunbird está nos estágios iniciais de construção e tem desafios excepcionais de engenharia a superar, mas a Pulsar diz que espera atingir a fusão em órbita pela primeira vez em 2027. Se o foguete se tornar operacional, ele poderá um dia reduzir pela metade o tempo de viagem de uma possível missão a Marte.

Para lembrar, a fusão nuclear é diferente da fissão nuclear, que é o que alimenta as atuais usinas nucleares. A fissão funciona dividindo elementos pesados e radioativos, como o urânio, em elementos mais leves, usando nêutrons. A vasta quantidade de energia liberada nesse processo é usada para produzir eletricidade. A fusão faz o oposto: combina elementos muito leves, como hidrogênio, em elementos mais pesados, usando alta temperatura e pressão. “O sol e as estrelas são todos reatores de fusão”, diz Dinan. “Eles são cozedores de elementos,  cozendo hidrogênio em hélio,  e então, quando morrem, criam os elementos pesados que compõem tudo. No fim das contas, o universo é principalmente hidrogênio e hélio, e todo o resto foi cozido em uma estrela por fusão.”

A fusão é procurada porque libera quatro vezes  mais energia do que a fissão, e quatro milhões de vezes mais energia do que os combustíveis fósseis. Mas, diferentemente da fissão, a fusão não requer materiais radioativos perigosos.  Ao invés  disso, os reatores de fusão usariam deutério e trítio, átomos pesados de hidrogênio que têm nêutrons extras. Eles funcionariam com quantidades mínimas de combustível e não produziriam resíduos perigosos. No entanto, a fusão requer muita energia para começar, porque condições similares ao núcleo de uma estrela devem ser criadas  temperatura e pressão extremamente altas, junto com confinamento efetivo para manter a reação acontecendo. O desafio na Terra tem sido criar mais energia da fusão do que é colocada para começar, mas até agora mal conseguimos empatar.

Mas se a geração de energia não for o objetivo, as coisas se tornam menos complicadas, diz Dinan.  Apenas o objetivo mais simples de criar uma velocidade de exaustão mais rápida. As reações que alimentam a fusão nuclear ocorrem dentro de um plasma,   um gás quente e eletricamente carregado. Assim como os reatores propostos na Terra, o Sunbird usaria ímãs fortes para aquecer um plasma e criar as condições para o combustível — que seria da ordem de gramas — se chocar e se fundir. Mas enquanto na Terra os reatores são circulares, para evitar que partículas escapem, no Sunbird eles seriam lineares,  porque as partículas que escapam impulsionariam a espaçonave.

Por fim, ele não produziria nêutrons da reação de fusão, que os reatores na Terra usam para gerar calor; o Sunbird usaria um tipo mais caro de combustível chamado hélio-3 para produzir prótons, que podem ser usados como um “exaustor nuclear” para fornecer propulsão. O processo Sunbird seria caro e inadequado para a produção de energia na Terra, diz Dinan, mas como o objetivo não é produzir energia, o processo pode ser ineficiente e caro, mas ainda assim ser valioso porque economizaria custos de combustível, reduziria o peso da espaçonave e a levaria ao seu destino muito mais rápido.

Os Sunbirds operariam de forma semelhante às bicicletas urbanas em estações de atracação, de acordo com Dinan: “Nós os lançamos no espaço, e teríamos uma estação de recarga onde eles poderiam sentar e então encontrar sua nave. Você desliga seus motores de combustão ineficientes e usa fusão nuclear na maior parte de sua jornada. O ideal seria ter uma estação em algum lugar perto de Marte, e você teria uma estação em órbita baixa da Terra, e os Sunbirds iriam apenas para frente e para trás.”

Alguns componentes terão uma demonstração em órbita este ano. “Eles são basicamente placas de circuito que sobem para serem testadas, para garantir que funcionam. Não é muito emocionante, porque não há fusão, mas temos que fazer isso”, diz Dinan. “Então, em 2027, enviaremos uma pequena parte do Sunbird em órbita, apenas para verificar se a física está funcionando como o computador supõe que está funcionando. Essa é nossa primeira demonstração em órbita, onde esperamos fazer fusão no espaço. E esperamos que a Pulsar seja a primeira empresa a realmente conseguir isso.”

Esse protótipo custará cerca de US$ 70 milhões e não será um Sunbird completo, mas sim um “experimento de fusão linear” para provar o conceito. O primeiro Sunbird funcional estará pronto quatro a cinco anos depois, ele diz, desde que o financiamento necessário seja garantido. Inicialmente, os Sunbirds serão oferecidos para transportar satélites em órbita, mas seu verdadeiro potencial entraria em jogo com missões interplanetárias. A empresa diz que alguns exemplos de missões que o Sunbird poderia desbloquear, como entregar até 2.000 quilos de carga para Marte em menos de seis meses, implantar sondas para Júpiter ou Saturno em dois a quatro anos (o Europa Clipper da NASA, lançado em 2024 em direção a uma das luas de Júpiter, chegará após 5,5 anos) e uma missão de mineração de asteroides que completaria uma viagem de ida e volta para um asteroide próximo à Terra em um a dois anos em vez de três.

Outras empresas estão trabalhando em motores de fusão nuclear para propulsão espacial, incluindo a Helicity Space, sediada em Pasadena, que recebeu investimento da gigante aeroespacial Lockheed Martin em 2024. A General Atomics, sediada em San Diego, e a NASA estão trabalhando  em outro tipo de reator nuclear – baseado em fissão em vez de fusão – que planejam testar no espaço em 2027. Ele também é pensado como um sistema de propulsão mais eficiente para uma missão tripulada a Marte em comparação às opções atuais.

De acordo com Aaron Knoll, um palestrante sênior na área de propulsão de plasma para espaçonaves no Imperial College London, que não está envolvido com a Pulsar Fusion, há um enorme potencial para aproveitar a energia de fusão para propulsão de espaçonaves. “Embora ainda estejamos a alguns anos de distância de tornar a energia de fusão uma tecnologia viável para geração de energia na Terra, não precisamos esperar para começar a usar essa fonte de energia para propulsão de espaçonaves.” O motivo, ele acrescenta, é que para gerar energia na Terra, a quantidade de saída de energia precisa ser maior do que a entrada de energia. Mas ao usar energia de fusão em uma espaçonave para gerar empuxo, qualquer saída de energia é útil,  mesmo que seja menor do que a energia fornecida. Toda essa energia combinada, vinda do fornecimento de energia externo e das reações de fusão juntas, atuará para aumentar o empuxo e a eficiência do sistema de propulsão.

No entanto, ele acrescenta, há obstáculos técnicos significativos para tornar a tecnologia de fusão no espaço uma realidade. “Os projetos atuais de reatores de fusão na Terra são sistemas grandes e pesados, exigindo uma infraestrutura de equipamentos de suporte, como armazenamento de energia, fontes de alimentação, sistemas de fornecimento de gás, ímãs e equipamentos de bombeamento a vácuo. Miniaturizar esses sistemas e torná-los leves é um desafio considerável de engenharia.”

Bhuvana Srinivasan, professora de Aeronáutica e Astronáutica na Universidade de Washington, que também não está envolvida com a Pulsar, concorda que a propulsão por fusão nuclear tem uma promessa substancial para voos espaciais: “Seria extremamente benéfica até mesmo para uma viagem à Lua, porque poderia fornecer os meios para implantar uma base lunar inteira com tripulação em uma única missão. Se bem-sucedida, superaria as tecnologias de propulsão existentes não apenas incrementalmente, mas dramaticamente.” No entanto, ela também aponta as dificuldades em torná-la compacta e leve, um desafio de engenharia adicional que é uma consideração menor para a energia terrestre. Desbloquear a propulsão por fusão, de acordo com Srinivasan, não só permitiria que os humanos viajassem mais longe no espaço, mas também mudaria o jogo para missões não tripuladas, por exemplo, para reunir recursos como o hélio-3, um combustível de fusão que é raro na Terra e deve ser criado artificialmente, mas pode ser abundante na Lua: “Se pudermos construir uma base lunar que possa ser um ponto de lançamento para a exploração do espaço profundo, ter acesso a uma reserva potencial de hélio-3 pode ser inestimável. A exploração de planetas, luas e sistemas solares mais distantes é fundamental para nossa natureza curiosa e exploratória como humanos, ao mesmo tempo em que pode levar a benefícios financeiros e sociais substanciais de maneiras que ainda não percebemos.”