Superfícies que controlam luz podem mudar futuras velas espaciais

Um recente estudo descreveu pequenos dispositivos capazes de se mover quando recebem luz. Chamados de “metajets” (ou “metajatos”), eles usam superfícies padronizadas para transformar um feixe luminoso em movimento lateral e sustentação.

O interesse para a exploração espacial vem de uma ideia conhecida de que a luz carrega momento e pode empurrar objetos. Esse mesmo princípio sustenta as velas solares, que buscam gerar propulsão sem combustível depois do lançamento.

Como a luz consegue empurrar matéria

A força da luz parece desprezível no dia a dia. Em escalas muito pequenas ou em superfícies muito grandes e leves, esse empurrão se torna mensurável.

O metajet leva essa lógica para a nanofotônica. Sua superfície tem nanopilares de silício sobre uma base de dióxido de silício. Esses pilares redirecionam a luz em ângulos planejados.

Quando a luz muda de direção, o objeto recebe uma reação na direção oposta. A diferença em relação a um foguete é que o metajet não joga massa para trás. Ele explora a mudança de momento dos fótons.

O que o experimento mostrou

De acordo com New Space Economy, o estudo testou metajets microscópicos em uma célula líquida, sob um feixe de laser. Eles não voaram no espaço nem funcionaram como uma vela espacial real.

Uma configuração atingiu 58% de intensidade de refração e velocidade de cerca de 4,75 micrômetros por segundo. Outra configuração, com três pilares por supercélula, chegou a 78% de eficiência de refração e cerca de 7 micrômetros por segundo.

Essas velocidades são pequenas para a vida cotidiana, porém, o ponto científico está no controle. Ao mudar o desenho da superfície, os pesquisadores mudaram a direção e a intensidade do movimento.

Os dispositivos se moveram para os lados e para cima. O resultado indica que a mesma superfície criou duas direções de força.

Por que isso interessa ao espaço

Velas solares usam a pressão da luz para gerar empuxo contínuo. A missão ACS3, lançada pela NASA em abril de 2024, por exemplo, testa uma vela com cerca de 9 metros de lado e estruturas compostas leves.

Esse tipo de tecnologia enfrenta um limite físico. A pressão da luz solar é pequena, então a vela precisa ter grande área, baixa massa e bom controle de orientação.

Metajets entram nessa conversa pelo lado dos materiais. Eles mostram que uma superfície pode controlar como a luz sai e, com isso, ajustar a força recebida.

Ainda há um longo caminho

A aplicação espacial exige testes em microgravidade, vácuo e iluminação mais intensa. A tecnologia também teria de sobreviver a vibração de lançamento, radiação, variações térmicas e longos períodos de operação.

O maior obstáculo é a escala. Um metajet é microscópico. Uma vela útil pode exigir dezenas, centenas ou milhares de metros quadrados.

Mesmo assim, o estudo reforça uma direção promissora. Em algumas missões futuras, a superfície de uma nave pode deixar de ser apenas proteção ou estrutura, e pode virar parte ativa do sistema de propulsão.