Propulsores elétricos desenvolvidos pela NASA permitem que satélites comerciais mantenham a órbita e estendam a vida útil da missão

A espaçonave Dawn da NASA usou um propulsor iônico de alta eficiência para visitar Ceres e Vesta no cinturão de asteróides. Este método elétrico de propulsão está sendo fabricado para pequenos satélites pela Orbion Space Technology. (Imagem:NASA)
Assim como os mantimentos, os satélites têm prazo de validade.

Na órbita baixa da Terra, os satélites estão sujeitos a uma quantidade minúscula de arrasto atmosférico que, com o tempo, faz com que eles desacelerem e diminuam sua órbita. Propulsores são usados ​​para impulsionar órbitas para que os satélites possam permanecer no espaço. Mas quando ficam sem combustível, o arrasto aumenta e o satélite acabará por reentrar na atmosfera.

Embora sejam necessários para garantir que estes satélites permaneçam em funcionamento durante anos, a maioria destes propulsores utiliza propulsores químicos, que são pesados e requerem muito espaço de armazenamento. Mas uma empresa da Península Superior de Michigan procura resolver este problema com a ajuda de uma tecnologia que a NASA tem vindo a aperfeiçoar.
Os propulsores Aurora da Orbion são pequenos e eficientes, mas poderosos o suficiente para manter as órbitas de pequenos satélites durante vários anos. (Imagem:Orbion Space Technology Inc.)
A Orbion Space Technology de Houghton, MI, foi fundada em 2016 por Brad King e Jason Sommerville, ambos com experiência anterior de trabalho em projetos ou financiados pela NASA. Os dois viram um mercado para formas de fazer com que os satélites durassem mais tempo em órbita ou transportassem mais carga útil do que combustível. Enfrentar este desafio exigiu um propulsor que não necessitasse de muito combustível.

Os propulsores de efeito Hall, um tipo de tecnologia de propulsor iônico, usam eletricidade em vez de reações químicas para impulsionar a espaçonave. Os propulsores de efeito Hall usam a carga de um campo elétrico para acelerar um propelente gasoso, mais comumente um gás nobre como o xenônio. A NASA usou propulsores iônicos para várias missões interplanetárias, como a espaçonave Dawn que visitou Ceres e a missão Double Asteroid Redirection Test (DART) para impactar um asteróide.

Os fundadores da Orbion viram a tecnologia crescer de um conceito experimental para ser utilizada regularmente em missões em todo o sistema solar, mas para a empresa tornar estes propulsores viáveis para os operadores de satélite, tiveram de recorrer a especialistas.
Este propulsor de efeito Hall, testado no Glenn Research Center, transforma eletricidade e gás inerte em força que poderia impulsionar uma espaçonave. A Orbion Space Technology foi fundada para levar a alta eficiência desses propulsores a pequenos satélites comerciais, e a empresa buscou a ajuda do centro para tornar isso realidade. (Imagem:NASA)
O Glenn Research Center da NASA em Cleveland teve um papel profundo no desenvolvimento de propulsores iônicos para as missões científicas da agência, projetando e avaliando os propulsores para as missões Dawn e DART, bem como trabalhando na melhoria da tecnologia em geral.

A Orbion celebrou um Acordo de Uso de Dados com Glenn para receber informações detalhadas do desenvolvimento desses motores, bem como uma licença de avaliação não exclusiva. Uma das razões pelas quais a Orbion recorreu à NASA foram os avanços da agência na pesquisa de materiais para propulsores de íons, bem como o aquecedor catódico desenvolvido por Glenn, que melhora a eficiência elétrica e a vida operacional.

“Começamos discutindo aquecedores, mas houve outras discussões analisando mais aspectos que eles podem utilizar”, disse Timothy Verhey, Cientista Aeroespacial da Seção de Sistemas de Propulsão Elétrica em Glenn. “De muitas maneiras, nos tornamos guardiões do conhecimento para muitas empresas.”

Ao longo do acordo, a equipe da Orbion teve muitas interações com pesquisadores de Glenn. Isto incluiu assistência técnica direta e algumas visitas de campo ao centro.

“Fomos convidados para vê-los construir componentes complexos e fazer algumas anotações sobre como estavam configurando seus sistemas”, disse Jason Makela, vice-presidente de engenharia da Orbion. “Também podemos pegar o telefone e ligar para alguém lá, e eles vão ficar nerds.”

O resultado final é que os propulsores da Orbion, denominados Aurora, são tão capazes quanto os que a NASA constrói para missões no espaço profundo, com delta-v muito elevado e impulso específico, medições de quanto esforço é necessário para alterar a velocidade, bem como eficiência de impulso. O produto da Orbion também é altamente configurável, garantindo que possa ser adaptado a tudo o que um satélite precisa para permanecer em órbita.

A Orbion vendeu vários propulsores Aurora, tanto para o governo quanto para empresas do setor privado. Recentemente, a empresa celebrou um contrato com um grande operador comercial de satélites para fornecer propulsores iónicos para a sua nova constelação de naves espaciais de observação da Terra. Makela disse que sem a riqueza da experiência da NASA aproveitada tanto dentro como fora da empresa, a Orbion não teria sido capaz de chegar onde está hoje.

“É ótimo falar pelo primeiro nome com esses especialistas no assunto”, disse Makela. “Fomos realmente capazes de apoiar os ombros de gigantes aqui.”

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