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Pentágono financia criação de pequeno reator de fusão para aplicações espaciais

No mês passado, a Unidade de Inovação em Defesa (DIU) do Pentágono concedeu um valor não informado à startup Avalanche Energy para o desenvolvimento de um dispositivo compacto de fusão nuclear. O objetivo é usar a tecnologia para gerar calor e eletricidade para alimentar o sistema de propulsão de um satélite demonstrativo em 2027.

A fusão nuclear força os núcleos de átomos de hidrogênio (ou outros elementos leves) uns contra os outros, liberando grandes quantidades de energia. Mas a maior parte das tentativas de superar a repulsão eletrostática das partículas envolve temperaturas extremamente altas ou poderosos pulsos de laser.

Enquanto a fissão divide um núcleo atômico, a fusão "esmaga" dois átomos para formar um único (Imagem: Reprodução/Sarah Harman/U.S. Department of Energy)
Enquanto a fissão divide um núcleo atômico, a fusão "esmaga" dois átomos para formar um único (Imagem: Reprodução/Sarah Harman/U.S. Department of Energy)

Isto resulta em um sistema grande, complexo e extremamente custoso. A Avalanche, no entanto, baseou o conceito do seu dispositivo de fusão Orbitron na tese de doutorado de Tom McGuire, então estudante do Massachusetts Institute of Technology (MIT) em 2007.

A tese apresentava o chamado confinamento eletrostático inercial (IEC), um dispositivo que confina íons de combustível em campos elétricos suportados por eletrodos esféricos. Estes íons circulam no interior do dispositivo, oferecendo repetidas chances de fusão.

Em seu trabalho, McGuire simulou o comportamento dos íons em diferentes grades catódicas e observou que algumas configurações levavam à auto-organização do plasma em uma coleção pulsante de “cachos de íons” — durando milhares de vezes mais do que se os íons estivem sozinhos, aumentando as chances de fusão.

Dispositivo de fusão Orbitron

Em 2018 o conceito deste dispositivo chamou a atenção dos engenheiros Robin Langtry e Brian Riordan, que trabalhavam na Blue Origin. Neste mesmo ano, eles fundaram a Avalanche e em 2021 deixaram a Blue Origin.

Conceito do Orbitron apresentado na solicitação de patente (Imagem: Reprodução/Avalanche Energy)
Conceito do Orbitron apresentado na solicitação de patente (Imagem: Reprodução/Avalanche Energy)

Em março do ano passado, a Avalanche surgiu com US$ 5 milhões em financiamento de capital de risco e uma equipe de 10 pessoas. No site, a empresa alega que os “pacotes de energia de fusão” são vistos como a chave para um mundo com água limpa abundante, oceanos saudáveis e geleiras em equilíbrio.

No pedido de patente solicitado por Langtry e Riordan, o Orbitron é descrito como um sistema de contenção orbital de dezenas de centímetros de tamanho. Nele, um feixe de íons de combustível interage com um campo eletrostático para ser conduzido ao redor do eletrodo interno.

Neste sistema, os íons duram um segundo ou mais — 10 vezes mais do que nas simulações de McGuire e tempo suficiente para cada íon realizar milhões de voltas no reator. O Orbitron produziria de 5 a 15 quilowatts, funcionado sozinho ou em grupos para diversas finalidades de energia limpa em escala de megawatts.

O dispositivo de fusão Orbitron teria o tamanho de uma lancheira (Imagem: Reprodução/Avalanche Energy)
O dispositivo de fusão Orbitron teria o tamanho de uma lancheira (Imagem: Reprodução/Avalanche Energy)

Para o Pentágono, a tecnologia é interessante para permitir que pequenas naves espaciais ou sondas realizem manobras independentes no espaço profundo com cargas úteis mais potentes. Por outro lado, especialistas acreditam que desenvolver uma tecnologia destas em cinco anos é um tanto complicado.

Sobretudo por conta dos muitos desafios técnicos a serem superados para entregar um sistema capaz de fornecer mais energia do que consome. Jason Cassibry, professor da Universidade do Alabama, disse que a Avalanche precisará trabalhar muito para descobrir a combinação perfeita para o sistema funcionar.

No pior dos cenários, a tecnologia atenderia uma demanda comercial a curto prazo, podendo ser usada para fazer imagens médicas ou em equipamentos de segurança interna.

Fonte: Canaltech

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