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May 20, 2023

DARPA lança programa em busca do submarino silencioso "Outubro Vermelho"

Tomando um ponto da trama do thriller de filme de Sean Connery de 1990, The Hunt for Red

Tomando um ponto da trama do thriller do filme de Sean Connery de 1990, The Hunt for Red October, a DARPA está trabalhando em um submarino super silencioso que não tem partes móveis e fornece propulsão através da água usando ímãs e eletricidade.

Em Outubro Vermelho, o super-submarino soviético titular foi equipado com uma unidade furtiva fictícia baseada em uma tecnologia muito real. Desde o final da década de 1950, os engenheiros têm se interessado por um conceito exótico chamado magnetohidrodinâmica (MHD). É um princípio muito simples que produz um mecanismo de propulsão muito simples.

Em uma unidade MHD, um fluido, como ar ou água, recebe uma carga elétrica e é então acelerado por um campo eletromagnético, gerando impulso. Basicamente, uma unidade MHD consiste em um tubo oco com eletrodos em uma extremidade e bobinas magnéticas ao redor. Como o dispositivo não possui eixos, engrenagens, hélices, turbinas ou jatos, ele produz muito pouco ruído e mesmo a pequena quantidade que gera pode ser atribuída a fontes naturais.

Tal unidade furtiva seria inestimável para a guerra submarina. Isso não apenas permitiria que os submarinos permanecessem escondidos dos caçadores, mas também seria uma grande ajuda em missões de reconhecimento e inteligência, removendo o sinal de áudio interferente do barco enquanto seu sonar coleta dados.

A questão é: se essa tecnologia é tão valiosa, por que não é usada há mais de 60 anos, exceto em alguns barcos de superfície experimentais? A resposta é dupla. Primeiro, as bobinas eletromagnéticas precisam ser extremamente poderosas e não é fácil fabricar bobinas que sejam leves e eficientes o suficiente para serem instaladas em um submarino. A segunda é que os eletrodos devem suportar muito desgaste devido à corrosão, hidrólise e erosão causada pela interação dos campos magnéticos, corrente elétrica e água salgada.

Nos últimos anos, houve grandes avanços no desenvolvimento de ímãs, mas ainda há espaço para melhorias e encontrar os materiais certos para fazer os eletrodos continua sendo um problema.

Para superar isso, a DARPA estabeleceu seu programa Princípios de Bombas Magnetohidrodinâmicas Submarinas (PUMP) de 42 meses, que adotará várias abordagens para resolver esses problemas para criar uma unidade MHD militar prática, embora sem a presença carrancuda do Sr. Connery.

"A melhor eficiência demonstrada em um acionamento magnetohidrodinâmico até hoje foi em 1992 no Yamato-1, uma embarcação de 30 m (100 pés) que alcançou 6,6 nós com uma eficiência de cerca de 30% usando uma força de campo magnético de aproximadamente 4 Tesla, " disse Susan Swithenbank, gerente do programa PUMP no Escritório de Ciências de Defesa da DARPA. "Nos últimos dois anos, a indústria de fusão comercial fez avanços em ímãs de óxido de cobre de bário de terras raras (REBCO) que demonstraram campos magnéticos de grande escala de até 20 Tesla que poderiam render 90% de eficiência em uma unidade magnetohidrodinâmica, que vale a pena perseguir. Agora que o teto de vidro na geração de alto campo magnético foi quebrado, o PUMP pretende alcançar um avanço para resolver o desafio dos materiais de eletrodo."

No caso dos eletrodos, um grande obstáculo é que bolhas de gás tendem a se formar sobre as superfícies dos eletrodos. Isso os isola, reduzindo a eficiência, e quando as bolhas colapsam podem danificar os eletrodos como se tivessem sido golpeados repetidamente com martelos. Ao desenvolver modelos de computador que avaliam as interações do campo magnético, a hidrodinâmica e as reações eletroquímicas em diferentes escalas de tempo e comprimento, pode ser possível ajustar a hidrodinâmica, a eletroquímica e o magnetismo para diminuir os danos e aumentar a eficiência.

"Esperamos alavancar insights sobre novos revestimentos de materiais das indústrias de células de combustível e baterias, uma vez que lidam com o mesmo problema de geração de bolhas", disse Swithenbank. “Estamos procurando experiência em todos os campos para formar equipes para nos ajudar a finalmente realizar uma unidade magnetohidrodinâmica de escala militarmente relevante”.

Fonte: DARPA