A órbita da Terra está cheio de lixo. A título de curiosidade, desde o início da era espacial, já foram colocados em órbita mais de 20.000 satélites, e há planos para lançar milhares mais nos próximos anos. Apesar de muitos já terem sido incinerados ou terem caído no nosso planeta, existem ainda mais de 13 mil que lixo espacial e perigosos para a humanidade.

Como está a órbita da Terra? Está cheia de lixo!
Sim, há mesmo muito lixo espacial. Alguns dos satélites colocados em órbita já se desintegraram na atmosfera ou caíram de volta à Terra, muitas vezes nos oceanos, mas mais de 13.000 continuam no espaço. Cerca de um quinto deles estão inativos, orbitando como lixo espacial. Nas últimas décadas, centenas de satélites desativados colidiram, gerando milhões de fragmentos de destroços.
Isto representa um risco constante de colisão para satélites ativos e para a Estação Espacial Internacional – um problema tão grave que diversas redes de vigilância ao redor do mundo monitorizam milhares de objetos maiores, permitindo manobras de desvio quando necessário.
A crescente ameaça dos detritos espaciais exige maior capacidade de manobra em órbita e a redução da quantidade de lixo. A startup britânica Magdrive afirma poder ajudar em ambas as frentes, através de um novo sistema de propulsão para naves espaciais, que será lançado ainda este ano e será alimentado por metal sólido.

Queríamos construir algo que fizesse realmente a diferença para a humanidade na indústria espacial e nos ajudasse a dar os primeiros passos para nos tornarmos uma civilização espacial.

Diz Mark Stokes, cofundador da Magdrive.
Ele afirma que o uso de um sistema de propulsão baseado em metal sólido pode tornar os satélites dez vezes mais manobráveis, ao mesmo tempo que reduz em dez vezes a massa dedicada à propulsão.
A Magdrive está a desenvolver três versões dos seus propulsores espaciais e, por funcionarem a metal sólido, poderão no futuro ser alimentados por lixo espacial recolhido diretamente em órbita, transformando um problema numa fonte de combustível.

SuperMagdrive: vários propulsores de metal sólido podem ser vaporizados num plasma e acelerados a uma velocidade ultra elevada. Este processo é designado por disparo.

“O melhor dos dois mundos”
Os satélites precisam de sistemas de propulsão por várias razões:

mudar de órbita;
compensar o arrasto atmosférico que desestabiliza a sua trajetória;
evitar colisões com detritos
desorbitar no final da sua vida útil.

Atualmente, a maioria dos sistemas de propulsão de satélites são químicos ou elétricos, mas ambos têm desvantagens.

A propulsão química tem um impulso muito elevado, mas é pouco eficiente, como um carro que gasta muito combustível. Já os sistemas elétricos são o oposto: muito eficientes, mas com impulso muito baixo.

Explica Stokes.
Projetos ambiciosos como a mineração de asteroides, constelações de satélites e a construção de estações espaciais encontram-se limitados por essa necessidade de escolher entre potência e eficiência antes mesmo do lançamento.

Estamos a construir o primeiro sistema do género que combina o melhor dos dois mundos. É propulsão elétrica, mas com um impulso muito maior e uma redução significativa no volume e na massa.

Acrescentou Stokes.

O Warlock usa um propulsor de metal e energia interna recarregada para criar um plasma de alta energia.

A primeira versão do sistema Magdrive, chamada Warlock, será lançada em órbita em junho de 2025.
Tal como os sistemas elétricos atuais, obtém energia de painéis solares a bordo. Mas, em vez de ionizar ou detonar um gás pressurizado – frequentemente hidrazina, uma substância tóxica – a Magdrive usa essa energia para ionizar metal sólido.

Isso tem muitas vantagens. O metal é muito denso, ocupando menos espaço do que um tanque de gás pressurizado, o que facilita a construção de satélites. Além disso, tanques pressurizados são difíceis de manipular e podem explodir se forem danificados, enquanto o metal é inerte e não se degrada com o tempo. Atualmente, a Magdrive utiliza cobre, por ser barato e amplamente disponível, mas outros metais também poderiam ser usados.

Ao ser ionizado, o metal transforma-se em plasma extremamente quente e denso.

O que temos é um jato energético de plasma de cobre a sair do propulsor, gerando o movimento na direção oposta.

Disse ainda Stokes.

Funcionando a alta frequência, estes disparos de plasma são passados através de uma câmara magnética de campo elevado. Isto acelera e direciona a exaustão do plasma, produzindo um impulso líder de mercado com um impulso específico altamente competitivo.

Combustível a partir do lixo espacial?
Por enquanto, o sistema não pode ser reabastecido. No entanto, no futuro, Stokes acredita que poderá alimentar-se de lixo espacial, recolhendo satélites inativos para converter o seu metal em combustível – embora esta ideia ainda seja teórica.

Isso permitiria fechar o ciclo da economia espacial, utilizando recursos que já se encontram no espaço.

Disse o cofundador da Magdrive.
Isso tornaria o Magdrive o único sistema de propulsão que não precisa de transportar todo o seu combustível a partir da Terra.

Atualmente, cada satélite tem de levar consigo o seu próprio combustível, o que é como construir um novo comboio cada vez que se quer fazer uma viagem.

Exemplifica Stokes.
A empresa planeia a sua primeira missão comercial para o próximo ano e pretende atrair clientes com diferentes necessidades.

Estamos a desenvolver um hardware padronizado que pode ser instalado em qualquer satélite, servindo praticamente toda a indústria espacial.
O sistema poderá ser usado em satélites com peso entre 10 e 400 kg, abrangendo áreas como observação da Terra, manutenção de satélites e comunicações.

Afirmou Stokes.

Uma impressão artística do sistema Magdrive Warlock, que deverá ser lançado para o espaço pela primeira vez em 2025.

 
Desafios significativos
Segundo MinKwan Kim, professor de astronáutica na Universidade de Southampton, que tem colaborado em projetos de investigação com a Magdrive, o uso de combustível metálico traz vantagens como armazenamento e manuseio mais simples do que propulsores líquidos ou gasosos.
Isso pode facilitar a produção em massa de satélites para grandes constelações. No entanto, há desafios.

O uso de plasma metálico pode causar contaminação de superfícies, especialmente em painéis solares e sistemas óticos.
Durante a operação, o metal vaporizado pode depositar-se noutras partes do satélite, comprometendo o seu desempenho.

Explicou Kim.
Stokes afirma que o metal no sistema Magdrive é completamente consumido na reação, recombinando-se em “material inerte disperso”, com pouco risco de contaminação devido à elevada velocidade das partículas expelidas.
Outro desafio é garantir impulso constante e previsível, essencial para manobras precisas. O processo de aquecimento e arrefecimento altera a estrutura atómica do metal, podendo afetar a sua eficiência como propulsor.

Será necessário um sistema de monitorização e controlo muito preciso, o que aumenta a complexidade.

Acrescentou o professor de astronáutica.

Quanto à ideia de usar lixo espacial como combustível, Kim diz que, embora seja teoricamente possível, enfrenta grandes desafios técnicos e legais.
O Tratado do Espaço Exterior da ONU estipula que a propriedade de objetos lançados no espaço não muda, mesmo que se tornem detritos. Isso significa que seria necessário obter permissão dos proprietários para reciclar satélites desativados.
Além disso, muitos contêm dados sensíveis ou tecnologia proprietária, tornando improvável que os donos autorizem o seu uso. Há ainda obstáculos técnicos.

Satélites desativados estão descontrolados e frequentemente em rotação, tornando a sua captura extremamente difícil. Além disso, não são feitos apenas de metal, mas também de materiais como silicone e polímeros. Como a composição do metal influencia diretamente o desempenho do propulsor, sem um controlo rigoroso da pureza do material recolhido, seria difícil garantir um impulso confiável.
Assim, embora o metal derivado do lixo espacial possa ser útil para manobras de baixa precisão, como desorbitar satélites, é improvável que seja viável para propulsão de alta precisão

Conclui Kim.