Propulsão de naves espaciais

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A propulsão de naves espaciais é qualquer um dos vários métodos utilizados para modificar a velocidade de uma nave espacial ou de um satélite artificial. Qualquer método tem vantagens e desvantagens, pelo que esta é uma área de pesquisa de grande actividade. Contudo, a maioria das naves espaciais actuais são propulsionadas pela libertação de gás pela parte posterior do veículo submetido a velocidades elevadas através de um bocal supersónico de Laval, formando o que é designado como motor de foguetão (foguete, no Brasil). Abaixo temos um resumo de algumas das tecnologias comprovadas mais conhecidas, seguidas por métodos de natureza especulativa crescente.

Três números são mostrados. O primeiro é o impulso específico: a quantidade de impulso que pode ser produzida usando uma unidade de combustível. Esta é a característica mais importante do método de propulsão, pois determina a velocidade máxima que pode ser obtida.

O segundo e o terceiro são as quantidades médias de impulso e o tempo de combustão médio do método. Uma coisa interessante e contra o senso comum fisico é que fora de órbita, o total de energia provido por um método de propulsão é igual ao número de vezes que o método de impulso foi aplicado. Fora isso, longe de um grande potencial gravitacional pequenas quantidades de impulso aplicados por um longo período equivalem a um grande impulso aplicado por um tempo curto. Esse resultado não se aplica quando o objeto está sob influência da gravidade.

[editar] Métodos de propulsão

Método	Impulso específico (segundos)	Impulso (Newtons)	Duração
Métodos de propulsão convencional
Combustível sólido	100-400	10³-10⁷	minutos
Combustível híbrido	150-420		minutos
Foguete monopropulsor	100-300	0.1-100	milésimos de segundo - minutos
Foguete bipropulsor	100-400	0.1-10⁷	minutos
Foguete tripropulsor	250-450		minutos
Roda de impulso (apenas controle de posição)	n/a	0.001-100	indefinido
Foguete de propulsão de duplo modo
Air-augmented rocket	500-600		segundos-minutos
Liquid air cycle engine	450		segundos-minutos
Resistojet rocket	200-600	10^-2-10	minutos
Arcjet rocket	400-1200	10^-2-10	minutos
Hall effect thruster (HET)	800-5000	10^-3-10	meses
Propulsor de íons	1500-8000	10^-3-10	meses
FEEP (Field Emission Electric Propulsion)	10000-13000	10^-6-10^-3	semanas
Magnetoplasmadynamic thruster (MPD)	2000-10000	100	semanas
Pulsed plasma thruster (PPT)
Pulsed inductive thruster (PIT)	5000	20	meses
Variable specific impulse magnetoplasma rocket (VASIMR)	1000-30000	40-1200	dias - meses
Foguete térmico solar	700-1200	1-100	semanas
Foguete térmico nuclear	900	10⁵	minutos
Foguete eléctrico nuclear	Utiliza um método de propulsão eléctrica
Vela solar	N/A	9 per km² (at 1 AU)	indefinido
Mass drivers	N/A	Indefinite	segundos
Tether propulsion	N/A	1-10¹²	minutos
Technologias que requerem maior desenvolvimento da engenharia actual
Vela magnética	N/A	Indefinido	indefinido
Mini-magnetospheric plasma propulsion	N/A	indefinido	indefinido
Reator de fissão gasosa	1000-2000	10³-10⁶
Nuclear pulse propulsion (Orion drive)	2000-100,000	10⁹-10¹²	meia hora
Antimatter catalyzed nuclear pulse propulsion	2000-40,000		dias-semanas
Nuclear salt-water rocket	10,000	10³-10⁷	meia hora
Beam-powered propulsion	A propulsion method powered by beam
Foguete nuclear fotônico	5x10⁶	1-10⁵	anos
Efeito Biefeld-Brown (see also Lifter)	N/A	0.01-1 (currently)	semanas, provavelmente meses
Significativamente além da engenharia actual
Foguete de fusão
Bussard ramjet
Foguete de antimatéria
Redshift rocket

[editar] Mecanismos de Lançamento

O lançamento de uma nave espacial, da superfície de um planeta ao espaço, requer especiais cuidados, quanto aos métodos de propulsão empregados. Geralmente falar de alta potência é de vital importância, e muitos dos métodos de propulsão acima não produzem a potência necessária para tal. A toxicidade dos gases produzidos na exaustão ou outros efeitos decorrentes podem poluir o meio ambiente local, proibindo outros métodos de propulsão. Actualmente, apenas foguetes de combustível químico (sólido e liquido),são empregues em lançamentos da Terra. A vantagem de uma nave espacial ser lançada da superfície terrestre é a possibilidade de contar com infra-estruturas de solo. Os mecanismos propostos de infra-estruturas terrestres incluem:

Elevador espacial
Curva Espacial Hipersonica
Catapulta Eletromagnética (Plataforma de carris, coil gun)
Aceleração Balística (Project HARP, ram accelerator)
Propulsão a Laser (Lightcraft)

[editar] Métodos que requerem novos princípios da Física

Adicionados aos anteriores, têm sido consideradas uma variedade de técnicas de propulsão hipotéticas que irão requerer princípios de Física inteiramente inovadores para poderem ser consideradas realizáveis. Posto isto, são na actualidade altamente especulativas: