A crescente quantidade de lixo espacial em órbita terrestre baixa (LEO) representa uma ameaça significativa para satélites operacionais e a Estação Espacial Internacional (ISS). Em resposta a este desafio, pesquisadores da Universidade de Tohoku, no Japão, apresentaram um sistema de propulsão a plasma inovador, projetado para remover detritos orbitais de forma segura. Esta tecnologia visa mitigar os riscos de colisão, que podem levar à Síndrome de Kessler, um cenário de colisões em cadeia que cria uma quantidade exponencial de novos detritos.
O sistema, desenvolvido pelo Professor Associado Kazunori Takahashi e sua equipe, é um propulsor a plasma eletrodeless do tipo ejeção de plasma bidirecional. Diferente de propulsores convencionais que ejetam plasma em uma única direção, este design expele fluxos de plasma em duas direções opostas. Uma corrente de plasma é direcionada para o detrito alvo, aplicando uma força de desaceleração, enquanto a outra corrente emite na direção oposta. Essa configuração bidirecional neutraliza as forças de reação, permitindo que o satélite de remoção mantenha sua posição estável enquanto aplica a força necessária ao detrito.
Em testes de laboratório, o propulsor demonstrou a capacidade de gerar uma força de desaceleração de aproximadamente 25 milinewtons (mN) com uma entrada de potência de 5 quilowatts (kW). Este desempenho está próximo da estimativa de 30 mN necessária para desorbitar um pedaço de detrito de 1 tonelada e 1 metro em 100 dias. Uma vantagem notável desta tecnologia é sua abordagem sem contato, que evita os riscos de emaranhamento e desestabilização inerentes aos métodos de contato direto, como braços robóticos ou redes, especialmente considerando o movimento de rotação imprevisível de muitos detritos orbitais.
O sistema utiliza argônio como propelente, um material mais barato e abundante em comparação com outros propelentes de plasma, como o xenônio, tornando-o uma solução mais econômica para missões de limpeza em larga escala. A integração de um campo magnético especializado, conhecido como "cusp", aprimora ainda mais a eficiência do sistema, contendo o fluxo de plasma e direcionando-o com mais precisão, o que, em testes, triplicou a força de desaceleração em comparação com designs anteriores.
Embora a tecnologia tenha demonstrado grande promessa em ambientes de laboratório controlados, o caminho para a implementação operacional envolve desafios. Pesquisas e desenvolvimentos adicionais são necessários para abordar questões como a expansão do plasma no espaço e a escalabilidade do sistema. Futuras demonstrações em câmaras de simulação espacial maiores e, eventualmente, em órbita, serão cruciais para validar sua eficácia em condições reais. O sucesso desta tecnologia de propulsão a plasma bidirecional pode oferecer uma solução escalável, segura e econômica para o problema crescente dos detritos espaciais, garantindo a sustentabilidade das atividades humanas no espaço.