Vela solar
Uma vela solar (ou velas leves ou velas fotônicas) é um método proposto de propulsão de naves espaciais utilizando a pressão de radiação exercida pela luz solar. A palavra 'vela' é por analogia com barcos que usam uma vela para usar o vento para se mover. O conceito foi proposto pela primeira vez no século XVII por Johannes Kepler. Ele tinha uma teoria de que as velas podiam ser adaptadas às "brisas celestiais".
Em 1865, James Clerk Maxwell publicou sua teoria sobre campos eletromagnéticos e radiação. Ele mostrou que a luz (uma forma de radiação eletromagnética) pode colocar pressão sobre um objeto. Esta pressão é chamada pressão de radiação. Isto forneceu uma base para a ciência por trás da vela solar. A radiação solar exerce uma pressão sobre a vela devido à reflexão e a uma pequena fração que é absorvida.
A pressão solar atua em naves espaciais, no espaço ou em órbita ao redor de um planeta. Uma nave espacial típica que vai a Marte, por exemplo, é deslocada milhares de quilômetros por pressão solar. Os efeitos são previstos no planejamento. Isto tem sido feito desde a época das primeiras naves espaciais interplanetárias dos anos 60. A pressão solar também afeta a orientação de uma embarcação, um fator que está incluído no projeto de uma nave espacial.
O conceito de vela solar foi posteriormente utilizado como ficção científica, como as obras de Jules Verne.
Como poderia ser uma vela solar (com uma pequena nave espacial).
Uma vela de teste de 20x20m
A teoria
A idéia de uma vela solar é usar a pressão de radiação do Sol para mover uma nave espacial, provavelmente usando grandes espelhos (grandes superfícies refletoras de luz). A desvantagem do método é que o impulso gerado é muito pequeno. O benefício é que nenhum propulsor é necessário (desde que haja luz). Como resultado, é considerado uma opção possível para futuras naves espaciais. Até hoje, apenas pequenas versões de teste têm sido usadas como experimentos.
A força total exercida em uma vela solar de 800 por 800 metros, por exemplo, é de cerca de 5 newtons (1,1 lbf) à distância da Terra do Sol, tornando-a um sistema de propulsão de baixa propulsão, semelhante a uma nave espacial movida por motores elétricos. Como não utiliza propulsor, a força é exercida quase que constantemente. O efeito coletivo ao longo do tempo é grande o suficiente para ser considerado uma forma de propulsão de naves espaciais.
História
Os planos para o primeiro uso do conceito foram feitos nos anos 70 por Bruce Murray e Louis Friedman, dois pesquisadores do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia.
Em 21 de maio de 2010, a Agência Japonesa de Exploração Espacial (JAXA) lançou com sucesso a vela solar, o IKAROS (Interplanetary Kite-Craft Accelerated by Radiation Of The Sun). Ela usou uma vela solar no espaço entre a Terra e Vênus. Este foi o primeiro uso bem sucedido de uma vela solar.
Em 2010, a NASA lançou a embarcação à vela solar NANOSEL-D2. Este foi o primeiro sucesso da embarcação a vela solar da NASA.
Em 2 de julho de 2019, a Planet Society, com sede nos Estados Unidos, lançou o satélite LightSail 2, projetado com tecnologia de vela solar. O satélite leve, foi lançado com o foguete Falcon Heavy do SpaceX, do Centro Espacial Kennedy, na Flórida. Esta foi uma missão de baixo orçamento, financiada por doações de 50.000 membros. O orçamento total foi inferior a 7 milhões de dólares. No final de julho de 2019, o LightSail 2 abriu sua vela solar. Foram necessários cerca de 3 minutos para fazê-lo.
Perguntas e Respostas
P: O que é uma vela solar?
R: Uma vela solar (ou velas leves ou velas fotônicas) é um método proposto de propulsão de naves espaciais usando a pressão de radiação exercida pela luz solar.
P: Quem primeiro propôs o conceito de uma vela solar?
R: O conceito foi proposto pela primeira vez no século XVII por Johannes Kepler.
P: O que James Clerk Maxwell publicou que forneceu a base para a ciência por trás da vela solar?
R: James Clerk Maxwell publicou sua teoria sobre campos eletromagnéticos e radiação, que mostrou que a luz (uma forma de radiação eletromagnética) pode colocar pressão sobre um objeto, conhecida como pressão de radiação.
P: Como a pressão solar atua sobre as naves espaciais?
R: A pressão solar atua sobre as naves espaciais, no espaço ou em órbita ao redor de um planeta, deslocando-as milhares de quilômetros e afetando sua orientação.
P: Quando esse efeito foi levado em conta pela primeira vez no planejamento de missões interplanetárias?
R: Isso tem sido feito desde a época das primeiras naves espaciais interplanetárias dos anos sessenta.
P: Em que outros contextos foi usado o conceito de uma vela solar?
R: O conceito de vela solar também tem sido usado na ficção científica, como as obras de Júlio Verne.
