A China está construindo um canhão elétrico que pode lançar espaçonaves tripuladas em órbita

Ciência

Foguetes ficando ultrapassados, a China está trabalhando no uso de um canhão eletromagnético para lançar em órbita uma espaçonave tripulada do tamanho de um Boeing 737, pesando 50 toneladas. Este projeto extraordinariamente ambicioso é ainda mais ambicioso do que parece à primeira vista.

Chame-o de canhão elétrico, catapulta ou acionador de massa, a ideia de substituir os foguetes por um acelerador eletromagnético é uma opção muito atraente. Em vez de decolar em foguetes químicos que precisam transportar combustível e combustível para levantar o combustível e combustível para levantar o combustível e o combustível adicional, ou seja, a velha tirania da equação dos foguetes, faz mais sentido manter o máximo do sistema de lançamento no solo, enquanto deixa o veículo tão leve que possível.

O princípio por trás de tal canhão elétrico espacial é simples, mas os detalhes são surpreendentemente complexos e os números envolvidos rapidamente se tornam assustadores. Se a China conseguir continuar a utilizar esse sistema para lançar um avião espacial como parte do seu projeto Tengyun, que começou em 2016, seria uma das maiores conquistas de engenharia da história.

De acordo com a mídia oficial chinesa, o plano é construir uma pista de lançamento eletromagnética que seria capaz de acelerar um avião espacial a uma velocidade de Mach 1,6 ou até Mach 5. Uma vez no ar, o veículo acionaria seus motores de foguete a bordo e continue a acelerar até a velocidade orbital.

Isso não significa apenas criar uma espaçonave que seja compatível com tal canhão elétrico, mas também um lançador que seja capaz de manter suas forças G, vibrações e outras variáveis dentro de tolerâncias seguras para passageiros humanos. Sistemas semelhantes foram estudados pela NASA, embora estes se concentrassem mais em cargas robustas brutas e robóticas, que podem suportar muitas vibrações.

O novo sistema está sendo desenvolvido pelo Instituto de Pesquisa de Tecnologia de Veículos de Voo da China Aerospace Science and Industry Corporation (CASIC), que supostamente construiu uma pista de testes de dois quilômetros em Datong, província de Shanxi. Pela descrição, tem aproximadamente o mesmo tamanho da pista de testes do Hyperloop que ficava em Nevada, nos arredores de Las Vegas, e está selada dentro de um tubo de vácuo semelhante. Atualmente, a pista pode atingir uma velocidade de 1.000 km/h (620 mph) e será ampliada para ser cinco vezes mais rápida.

Desenvolver isso em um sistema de lançamento espacial adequado será, no mínimo, assustador. Não será apenas uma questão de ampliar a tecnologia, mas exigirá grandes avanços em todas as áreas, não apenas no canhão elétrico em si, mas em seus sistemas de controle, nos meios de alimentá-lo e até mesmo na forma de construir os componentes que invente.

Um problema é que, para um canhão elétrico que possa atingir Mach 1,6 com passageiros a bordo, terá que ter pelo menos 8 km de comprimento. E muito mais tempo para atingir Mach 5. Não são apenas muitos eletroímãs, que podem precisar ser resfriados criogenicamente, mas também precisarão ser selados na maior câmara de vácuo já construída na história, que precisará de bombas enormes para manter esse vácuo. Esta câmara tubular também precisará de uma câmara de descompressão muito especial para que o veículo possa sair em velocidade supersônica. Se isso não funcionar perfeitamente, poderá haver uma série de acidentes muito desagradáveis envolvendo energias próximas a uma arma nuclear tática.

Depois há aquela questão do poder. Os canhões usados para lançar aviões de combate do porta-aviões USS Gerald R. Ford usam 121 megajoules para acelerar o avião a 150 mph (241 km/h). Para acelerar uma massa semelhante a Mach 5, o canhão elétrico chinês precisaria de impressionantes 50.000 megajoules. E o avião espacial proposto deverá pesar pelo menos 10 vezes mais.

Isso significa que o canhão elétrico espacial exigiria uma usina nuclear gerando um gigajoule por segundo para funcionar e seria necessário um gerador totalmente novo de supercapacitores para armazenar a energia. O Laboratório de Alto Campo Magnético Hochfeld-Magnetlabor Dresden-Dresden possui um banco de capacitores de última geração que pode lidar com 50 Megajoules, um recorde mundial. O canhão elétrico chinês precisaria melhorar isso em mil.

Isto exigirá não só avanços básicos notáveis em alguma engenharia já avançada, mas também a construção de toda uma nova infra-estrutura industrial capaz de construir tais máquinas. E isso nem sequer aborda os sensores e sistemas de computador necessários para monitorar e controlar todos os subsistemas do canhão elétrico em tempo real.

Os chineses afirmam que, se o canhão elétrico for bem-sucedido, reduzirá os custos de lançamento em órbita para US$ 60/kg. Essa é uma redução revolucionária mesmo em relação aos US$ 3.000/kg da SpaceX.

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