Graças ao grafeno, um dia os lasers poderão controlar as velas solares e ajustar a posição de um satélite no espaço exterior. Uma experiência numa montanha-russa gravitacional mostrou como este material inovador tem o potencial de revolucionar a propulsão para além da Terra.
Uma equipa de investigação internacional embarcou na 86ª campanha de voos parabólicos da ESA em Maio de 2025 com aerogéis de grafeno ultraleves e, em seguida, bombardeou-os com luz durante fases de gravidade zero para observar a sua reacção em condições semelhantes às do espaço.
O efeito do laser durante as fases de microgravidade foi surpreendente: as amostras de grafeno foram lançadas para a frente instantaneamente.
Acelerar a ciência
No interior de uma câmara de vácuo, um feixe laser contínuo incidia sobre três pequenos cubos de aerogel de grafeno. Uma câmara de alta velocidade registava a ação através de tubos de vidro.
Os aerogéis de grafeno são materiais ultraleves e altamente porosos que combinam a excepcional condutividade eléctrica do grafeno com as vantagens estruturais da arquitetura do aerogel. Mantêm um alto desempenho mecânico apesar da sua baixa densidade.
“A reação foi rápida e intensa. Antes mesmo de conseguirmos piscar, os aerogéis de grafeno sofreram grandes acelerações. Tudo terminou em 30 milissegundos”, explica Marco Braibanti, cientista do projecto da ESA para a experiência de propulsão de aerogéis de grafeno impulsionada pela luz em microgravidade.
Investigadores da Université Libre de Bruxelles (ULB), na Bélgica, e da Khalifa University, nos Emirados Árabes Unidos (EAU), lideraram o estudo.
Nas condições de gravidade terrestre, os aerogéis praticamente não se moveram. Os resultados, publicados na revista Advanced Science, demonstram que a microgravidade desbloqueia o potencial da propulsão por luz para aerogéis de grafeno em termos de velocidade, impulso e distância.
Outra descoberta foi a capacidade de controlar a propulsão através do ajuste do feixe de luz.
“Quanto mais forte for o laser, maior será a aceleração. O pulso laser desencadeia um pico de aceleração acentuado, após o qual os aerogéis abrandam”, acrescenta Marco.
O grafeno ilumina o caminho
Embora ainda seja ciência fundamental, estes resultados promissores mostram que a utilização da luz para impulsionar aerogéis de grafeno no espaço não é apenas possível, mas também notavelmente eficiente.
As futuras tecnologias espaciais com grafeno incorporado podem incluir a propulsão por vela solar e o controlo de atitude para pequenos satélites. Os aerogéis de última geração podem converter luz em movimento, poupando combustível, essencial para a duração de uma missão espacial, e libertando espaço para outras tecnologias.
“Estamos a abrir caminho para um futuro de propulsão sem propelente. Os aerogéis de grafeno ultraleves são o exemplo perfeito de um material inovador criado em laboratório que nos pode poupar grandes quantidades de combustível e equipamento no espaço”, afirma Ugo Lafont, engenheiro de física e química de materiais da ESA.
Pesquisas anteriores sobre a interação da luz com o grafeno revelaram um amplo espectro de movimentos, que vão desde a levitação e rotação até à propulsão à escala nanométrica e em grande escala.
A ESA está atualmente a explorar este potencial através da equipa temática Enable, um grupo de trabalho que está também a avaliar toda a gama de benefícios relacionados com materiais 2D.
Texto original: Graphene and lasers for space propulsion
Texto e imagens: ESA
Texto e imagens: ESA
Edição: Rui Barbosa