Nave com vela solar pode prever climas extremos que ameaçam nossas tecnologias

Atividades climáticas extremas no espaço ameaçam cada vez mais a operação de satélites, estações espaciais, o setor da aviação e as telecomunicações na Terra. Um dos eventos climáticos mais comuns na região entre o Sol e o nosso planeta são as ejeções de massa coronal, e pesquisadores estão desenvolvendo uma nave com vela solar para monitorar esses fenômenos.

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Esse tipo de evento consiste em grandes quantidades de campos magnéticos e partículas carregadas que se originam no Sol. Elas viajam a até 2 mil km/s e podem causar tempestades geomagnéticas, responsáveis pelas famosas auroras boreais — mas que também são capazes de danificar sistemas terrestres e estruturas localizadas na órbita da Terra.

Para prever essas atividades extremas, os serviços meteorológicos espaciais dependem quase exclusivamente de satélites que monitoram o vento solar. Esses satélites estão posicionados no ponto de Lagrange L1, uma região do espaço a cerca de 1,5 milhão de quilômetros da Terra, onde as forças gravitacionais do Sol e do nosso planeta se equilibram.

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O problema é que essa distância permite que os alertas sobre o clima espacial sejam emitidos com apenas 40 minutos de antecedência.

Com o desenvolvimento de uma constelação de satélites chamada Fronteira da Investigação do Clima Espacial (Space Weather Investigation Frontier, ou SWIFT, na sigla em inglês), esse tipo de previsão deve ser otimizado.

Nave com vela solar

O objetivo da SWIFT é posicionar a constelação de satélites além do ponto L1, a cerca de 2,1 milhões de quilômetros da Terra. A essa distância, os cientistas esperam conseguir emitir alertas sobre eventos climáticos espaciais com aproximadamente 60 minutos de antecedência.

O SWIFT vai usar um sistema de propulsão sem combustível, chamado vela solar — movido pela luz do Sol —, para alcançar a altitude necessária e operar por mais de uma década no espaço.

“Uma vela solar é uma superfície refletora fina como um fio de cabelo — simulando um espelho muito fino — que se estende por cerca de um terço da área de um campo de futebol. Ela é capaz de equilibrar a força das partículas de luz vindas do Sol, que a empurram para longe, com a gravidade do Sol, que a puxa para dentro”, explica Mojtaba Akhavan-Tafti, pesquisador da Universidade de Michigan e cientista-chefe da SWIFT.

Esse sistema aproveita o impulso dos fótons da luz solar, refletidos em sua vela brilhante, para impulsionar a nave pelo espaço. A transferência de energia a partir da superfície refletora é explorada para gerar movimento, sem depender de propulsores convencionais.

Comparação com outras velas solares

A SWIFT será equipada com uma vela solar de 1.653 m². A título de comparação, a primeira vela solar lançada pela NASA — a NanoSail-D2 — tinha apenas 10 m², enquanto o sistema lançado pela Agência Espacial Japonesa (JAXA), no projeto IKAROS, media 196 m².

A previsão é que a missão Solar Cruiser, que levará a SWIFT ao espaço, aconteça já em 2029. A constelação contará com quatro satélites: um deles, com propulsão por vela solar, será posicionado além do ponto L1, e os outros três, menores, terão propulsão química e orbitarão a região do ponto L1.

“Cada um dos quatro satélites poderá observar o vento solar a partir de diferentes posições, ajudando os cientistas a prever melhor como ele pode evoluir antes de atingir a Terra”, destaca Akhavan-Tafti.

“Com a vida moderna cada vez mais dependente da infraestrutura espacial, continuar investindo na previsão do clima espacial pode proteger tanto tecnologias em órbita quanto sistemas aqui na Terra”, complementa o cientista da Universidade de Michigan.

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