O envio de um foguete ao espaço normalmente requer cerca de 90% do peso inicial do foguete para ser combustível. Essa limitação poderia ser superada transmitindo sem fio a energia necessária para o foguete por meio de um feixe de radiação de micro-ondas. Uma equipe de pesquisa do Japão investigou a viabilidade de usar essa propulsão movida a microondas para aplicações no mundo real.
Em um estudo publicado este mês no Journal of Spacecraft and Rockets, pesquisadores liderados pela Universidade de Tsukuba demonstraram a transmissão de energia sem fio via microondas para um drone em vôo livre e determinaram a eficiência desse processo.
Análises anteriores desse tipo foram realizadas há décadas e, principalmente, consideradas microondas de baixa frequência (alguns gigahertz; GHz). Dado que a eficiência de transmissão de energia aumenta à medida que a frequência operacional é aumentada, a equipe por trás desta última pesquisa usou microondas com uma frequência relativamente alta (28 GHz). O drone da equipe pesava cerca de 0,4 kg e pairou por 30 segundos a uma altura de 0,8 metros acima da fonte do feixe de micro-ondas.
“Usamos um sistema sofisticado de rastreamento de feixe para garantir que o drone recebesse o máximo possível da potência de microondas”, disse Kohei Shimamura, principal autor do estudo. “Além disso, para aumentar ainda mais a eficiência da transmissão, ajustamos cuidadosamente a fase das microondas usando um deslocador de fase analógico que foi sincronizado com unidades de GPS.”
Os pesquisadores mediram as eficiências de transferência de energia através do feixe (4%), a captura de microondas pelo drone (30%), a conversão de microondas em eletricidade para propulsão (40%) e outros processos relevantes. Com base nessas informações e em uma fórmula analítica, eles calcularam a eficiência geral de transmissão de energia em seu experimento em 0,43%. Para efeito de comparação, em um estudo anterior, a equipe mediu a eficiência total da transmissão para um drone de posição fixa (em vez de vôo livre) em 0,1%.
“Esses resultados mostram que mais trabalho é necessário para melhorar a eficiência da transmissão e avaliar completamente a viabilidade dessa abordagem de propulsão para aeronaves, espaçonaves e foguetes”, explica Shimamura. “Estudos futuros também devem ter como objetivo refinar o sistema de rastreamento do feixe e aumentar a distância de transmissão além do demonstrado em nosso experimento.”
Embora a propulsão de foguetes movidos a micro-ondas ainda esteja em seus estágios iniciais, ela pode um dia se tornar uma maneira superior de lançar foguetes em órbita, dadas as altas demandas de combustível a bordo das técnicas convencionais de propulsão.
Publicado em 28/07/2021 09h34
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