Cientistas usam campo magnético para frear naves espaciais

O retorno de veículos espaciais à Terra exige escudos térmicos pesados para suportar o atrito atmosférico extremo gerado pela gravidade, segundo dados divulgados. Sem essa proteção espessa contra a fricção do ar, as estruturas em órbita correm o risco de desintegração imediata durante a descida.

Diante desse obstáculo mecânico, o pesquisador Takeaki Muramatsu e sua equipe na Universidade Metropolitana de Tóquio desenvolveram uma bancada experimental inédita voltada a testar métodos de desaceleração aerodinâmica em trajetórias de descida.

O teste reproduz impactos violentos. Para isso, a estrutura magnetohidrodinâmica aciona bobinas condutoras enquanto uma réplica reduzida enfrenta rajadas de choque a 7 quilômetros por segundo. Esse fluxo contínuo supera a velocidade de 25.200 km/h em laboratório para recriar com precisão as condições físicas brutas de quando uma cápsula espacial deixa o vácuo orbital e penetra as camadas mais densas dos gases atmosféricos.

O uso de eletroímãs possibilitou intensidades energéticas superiores àquelas obtidas com peças magnéticas fixas em montagens laboratoriais passadas. Os desenvolvedores informaram que a evolução técnica viabiliza avaliações futuras com veículos em escala real.

Novos métodos para avaliar a frenagem magnética

O ar ao redor da fuselagem atinge temperaturas de milhares de graus sob o impacto de ondas hipersônicas durante o mergulho na atmosfera. Blindagens térmicas convencionais utilizam blocos de sacrifício para dissipar essa carga de energia térmica e salvar a tripulação. No entanto, componentes sólidos adicionam sobrepeso, exigem manutenções demoradas e elevam os custos de cada lançamento.

O princípio físico desacelera a estrutura ao desviar o gás ionizado da fuselagem por forças eletromagnéticas, atuando como uma barreira protetora sem contato mecânico que reduz a necessidade de compósitos caros. A dispersão dessa onda diminui a entrada de calor e ao mesmo tempo eleva o arrasto aerodinâmico para conter o veículo.

Testes práticos anteriores enfrentavam limitações de controle porque dependiam exclusivamente de um ímã permanente instalado na cápsula de ensaio. Esse arranjo rígido impedia ajustes na geometria e na potência das linhas magnéticas durante a passagem dos choques. A calibragem fina dos campos tornou-se indispensável para definir o desenho ideal do escudo.

Os engenheiros instalaram bobinas customizadas no interior da maquete para superar os gargalos dos modelos antigos. Uma rede de formação de pulsos descarrega correntes elétricas concentradas para produzir energia magnética intensa em frações de segundo.

A maquete suportou impactos que superaram 25.200 km/h durante microssegundos em um tubo de expansão hipersônica projetado para simulações extremas.

Sensores mapearam o instante exato do impacto para acionar as bobinas em sincronia com o fluxo de ar comprimido. Essa sincronização gerou forças que superaram amplamente as capacidades de um ímã de neodímio tradicional. Uma câmera de alta velocidade capturou a luminescência produzida pela camada de autoemissão do gás superaquecido.

O experimento avaliou dois protótipos distintos que registraram índices de 1,24 e 1,58 Tesla no centro das bobinas adaptadas. A ativação da carga magnética duplicou os padrões comuns de laboratório e aumentou em 15% a espessura da zona gasosa luminosa.

Os pesquisadores pretendem aplicar os dados colhidos em trajetórias reais de voo para aperfeiçoar manobras atmosféricas na Terra e em outros planetas.