Bussard ramjet
Bussard ramjet, também chamado de Propulsão Bussard, é um método de propulsão para naves espaciais proposto em 1960 pelo físico Robert W. Bussard, e popularizado pelo astrônomo e divulgador científico Carl Sagan na série de televisão e posterior livro Cosmos e pelo escritor estadunidense Poul Anderson em seu livro Tau Zero onde a espaçonave Leonora Christine utiliza esta propulsão. Basicamente, é uma variação dos chamados foguetes de fusão nuclear capaz de proporcionar viagens interestelares de forma rápida. É formado por um grande coletor (com diâmetro medido em quilômetros) utilizado para recolher e comprimir o hidrogênio existente no meio interestelar e de um reator a fusão nuclear que utiliza o hidrogênio coletado como combustível para a fusão. O material recolhido é então direcionado para os exaustores de um foguete do tipo ramjet e utilizado para a aceleração da nave.
Princípio de Funcionamento[editar | editar código-fonte]
Teoricamente, uma propulsão do tipo ramjet poderia acelerar indefinidamente, até que seu mecanismo falhe. Uma espaçonave que utilizasse esse tipo de propulsão poderia acelerar até uma velocidade próxima à da velocidade da luz, e seria um tipo de nave bastante eficiente. O tempo necessário para uma espaçonave que utilize essa propulsão atingir uma fração da velocidade da luz é determinado pela quantidade de massa que a espaçonave conseguirá recolher do meio interestelar e utilizar pelo ramjet.
A velocidade alcançada por uma espaçonave impulsionada por um motor ramjet depende do tempo de aceleração conseguido pelo motor. Se o motor atingir aceleração de 10 m/s² (pouco maior que a gravidade terrestre), a espaçonave poderá atingir 77% da velocidade da luz em aproximadamente um ano. Porém, se o motor atingir uma aceleração média de 0,1 m/s², então serão necessários 100 anos para atingir a mesma velocidade.
A velocidade que pode ser atingida por uma propulsão Bussard depende de 3 fatores:
- A taxa de coleta de massa permitida pelo coletor de íons.
- A velocidade de exaustão do ramjet e a pressão conseguida pelo jato da exaustão. A pressão gerada pode ser calculada como sendo a massa dos íons expelidos por segundo multiplicada pela velocidade de exaustão do ramjet (Ve).
- Tempo de funcionamento do ramjet, antes que a pressão exercida pelo meio interestelar o quebre.
A coleta do propelente poderá ser utilizado como massa de reação em um foguete de plasma, foguete de íons ou em um eventual foguete de antimatéria. O espaço interestelar possui aproximadamente 10−21 kg de matéria por m³. Isso significa que, para que o ramjet possa recolher propelente a uma taxa de um grama de íons por segundo, o coletor deverá varrer, aproximadamente, 1018 m³ de espaço.
Uma fonte de energia mais maciça irá adicionar maior massa ao sistema, fazendo com que a aceleração seja menor. Dessa forma, o poder específico (A) da fonte de energia do ramjet é crucial. O poder específico A é o número de joules de energia que o reator da espaçonave consegue gerar por quilograma de sua massa. Este número depende da densidade de energia existente no combustível do ramjet e do projeto utilizado nos reatores nucleares utilizados.
A mais óbvia fonte de combustível, que foi proposta por Bussard, é a fusão do hidrogênio, já que o hidrogênio é o que se acredita ser o mais comum elemento componente do gás interestelar.
A massa do coletor de íons deverá ser minimizada, para a utilização em uma espaçonave interestelar. A função de coleta dos íons será melhor realizada caso sejam utilizados campos eletromagnéticos ou campos eletrostáticos. Um campo eletromagnético poderia atrair íons positivos do meio interestelar e forçá-los para dentro do motor ramjet. O funil eletromagnético assim criado, forçaria os íons em espirais helicoidais em torno das linhas do campo magnético do coletor, enquanto a espaçonave seguiria sua jornada através do espaço.
