Aqui está como Elon Musk pode usar propulsores de foguetes no novo Tesla Roadster

na semana passada, Elon Musk, CEO da SpaceX e Tesla, anunciou planos ousados para combinar as tecnologias de suas duas maiores empresas, colocando propulsores de foguetes em futuros modelos especializados do roadster de Tesla. Os propulsores não vão realmente combustão, de acordo com Musk; em vez disso, eles vão expulsar o ar frio altamente pressurizado, dando ao Tesla um impulso extra na aceleração. É um movimento que pode tecnicamente funcionar, mas também confunde especialistas da indústria e engenheiros: os propulsores não serão muito eficientes e provavelmente não serão legais.

especificamente, Musk está falando sobre a incorporação de uma peça chave de hardware do foguete Falcon 9 da SpaceX — um tanque conhecido como um recipiente compósito sobre pressão, ou um COPV. Estas garrafas são feitas de um revestimento de metal fino que é envolto em fibras de carbono, e eles são uma ótima maneira de armazenar um monte de ar pressurizado em um espaço muito pequeno. Eles também são bastante leves, e é por isso que muitos fabricantes de foguetes gostam de usá-los para ajudar a pressurizar seus foguetes.

no Falcon 9, Os COPVs sentam-se dentro dos tanques propulsores e mantêm-nos pressurizados durante o voo. À medida que o foguete sobe para o espaço, os propulsores rapidamente esvaziam-se dos tanques, e o trabalho dos COPVs é substituir esses líquidos por hélio para que os tanques mantenham a sua forma. O ar comprimido dentro destas garrafas não está a ser usado para impulsionar o foguetão directamente. Alguns automóveis também usam COPVs: ônibus e caminhões os usam para armazenar gás natural comprimido, e carros com células de combustível de hidrogênio também dependem de COPVs. Mas o ar dentro destes tanques é usado como combustível para os motores dentro destes carros.

com o Roadster, Musk tem uma ideia diferente: ele quer usá-los como propulsores, onde eles sopram ar para fora da parte traseira ou da frente do carro para ajudar a impulsionar e parar o veículo. Ele poderia potencialmente explodir os lados, também para ajudar a girar em altas velocidades ou em cantos apertados. Carros comerciais nunca usaram COPVs desta forma antes, e a idéia levanta um monte de perguntas sobre a segurança e eficiência.Por um lado, o Tesla Roadster já acelera e trava incrivelmente rápido, e o novo Roadster é supostamente um dos carros mais rápidos do mundo, com um tempo de 0-60 de 1,9 segundos. É tão rápido que há um debate vigoroso sobre se algum pneu moderno pode ir mais rápido. Então os COPVs precisariam de soprar um monte de ar frio em velocidades super altas para empurrar aceleração ainda mais rápida ou tempos de desaceleração. Isso vai exigir muito poder e alguns tanques razoavelmente grandes para ter qualquer tipo de efeito discernível contra alguns limites reais da física. E se realmente afetar a velocidade é o objetivo, esses propulsores seriam extremamente altos, propensos a mudanças de temperatura extremas, e possivelmente colocar Outros carros na estrada em risco. “É uma opção? Sim, ” Sam Abuelsamid, um analista de pesquisa sênior na Navigant, uma empresa de consultoria para a indústria automobilística, diz The Verge. “É uma opção sábia? Claro que não. É a coisa mais ridícula que já ouvi.”

Many car manufacturers have looked at ways to use compressed air to power vehicles, though. Por exemplo, em 2013, os fabricantes de automóveis Franceses Peugeot e Citroën anunciaram planos para construir um veículo híbrido que utilizasse ar pressurizado como fonte de energia, embora o desenvolvimento tenha sido colocado em espera. Estes projetos normalmente funcionam liberando ar de um recipiente de uma forma controlada para conduzir turbinas de um motor ou pistões. Carros de ar comprimido são saudados como amigos do ambiente, uma vez que eles não queimam gasolina. Mas a desvantagem é que não são super eficientes.Para começar, comprimir o ar requer muita energia. Musk afirma que o ar será reabastecido nos COPVs usando uma bomba elétrica, que retiraria do pacote de energia de Tesla. Mas os especialistas argumentam que poderia drenar significativamente a tensão da bateria necessária para conduzir o carro. “Certamente consumiria a energia armazenada na bateria”, diz Dave Sullivan, gerente e Analista de produtos da AutoPacific, uma empresa de consultoria automotiva. “O cálculo da autonomia ou o ciclo de ensaio para a autonomia de um veículo eléctrico não têm em conta esta ideia.”

claro, tudo depende de quão eficaz Musk quer que os COPVs sejam. Os propulsores de gás frio têm um impulso específico relativamente baixo, o que significa que eles precisam de muito mais combustível — ou ar, neste caso — para obter uma quantidade decente de impulso. Isso faz com que sejam bons para satélites no espaço, que não requerem muito impulso para manobrar no vácuo. Mas na estrada, com resistência ao ar e fricção nos pneus, o gás frio não é tão poderoso. Então os Copvs Tesla terão que ser grandes e volumosos para armazenar ar suficiente necessário para ter qualquer tipo de efeito maior. “Parece que ter um propulsor que vai ter uma quantidade significativa de energia, vai ser preciso uma quantidade bastante decente de tamanho e capacidade no tanque para ser de qualquer benefício de desempenho real”, diz Abuelsamid. (Musk disse que os COPVs pegariam um bom pedaço do carro, transformando os quatro lugares em dois lugares.)

a empresa poderia potencialmente encher os COPVs a uma maior pressão para economizar no espaço, mas os tanques precisariam ser muito mais fortes e mais pesados para serem considerados seguros para os passageiros. Quanto mais pressão você quer em um carro comercial, mais resistente seus tanques precisam ser. Os COPVs que o Musk quer usar são atualizados para os foguetes Falcon 9 que levarão tripulações para a Estação Espacial Internacional. “Este é de longe o recipiente de pressão mais avançado desenvolvido pela humanidade”, disse ele em uma conferência de imprensa antes de um lançamento SpaceX em Maio. “É de loucos.”

ainda assim, a ideia traz muitas questões de segurança à mente. Embora cruciais para o voo espacial, estes COPVs também têm sido uma fonte de ansiedade para o SpaceX. Em setembro de 2016, um COPV causou a explosão de um foguete Falcon 9 em uma plataforma de lançamento da Flórida, enquanto o veículo estava sendo abastecido para um teste. SpaceX alegou que a fricção entre os propulsores no tanque do motor e o COPV era a culpa. O oxigênio líquido super frio que SpaceX usa para seu Falcon 9 reagiu mal com a fibra de carbono que foi enrolada em torno do COPV.

SpaceX tem atualizado significativamente seus COPVs desde então, e quaisquer garrafas colocadas em um Tesla não serão cercadas por oxigênio criogênico. Ainda assim, quando o ar é liberado rapidamente de uma garrafa altamente pressurizada, ele experimenta mudanças de temperatura extremas. Quanto mais depressa o ar for libertado, mais frio ficará o COPV. Então, se o Tesla vai derrubar estas garrafas rapidamente, elas poderiam facilmente alcançar temperaturas super frígidas, o que tornaria os COPVs frágeis e menos estruturalmente estáveis. Tesla poderia combater isso soprando as garrafas mais devagar, mas então os propulsores não terão um impacto tão grande no carro.

e dependendo de quão rápido o ar está explodindo, os propulsores podem representar riscos para outros carros na estrada. Se os COPVs vão ter alguma força significativa no Tesla, também terão uma força significativa nos carros que rodeiam o Tesla. Os propulsores de gás frio podem chegar a um impulso específico de cerca de 70 segundos. Isso significa que o gás que sai do COPV pode chegar a pouco mais de 1500 milhas por hora. Assim, o ar tem o potencial de enviar detritos em movimento rápido em um carro próximo ou mesmo empurrando em veículos circundantes.Mas mesmo que Tesla perceba os métodos de trabalho para todas estas coisas, há o ruído a considerar. Libertar muito ar altamente comprimido é barulhento. Há regulamentos em vigor sobre a quantidade de ruído de passagem que um carro pode ter, e é duvidoso que o Thruster equipado Tesla vai atender esses. “Os veículos a gasolina não podem fazer muito barulho”, diz Sullivan. “Só posso imaginar que isto seria extremamente barulhento e não seria legal na rua.”Musk disse que o carro não é recomendado para ambientes urbanos.Por isso, adicionar COPVs a um Tesla é viável, embora provavelmente não serão permitidos em quaisquer estradas principais, Dado os riscos. Ainda assim, é um monte de máquinas complicadas para fazer um carro já muito rápido ir um pouco mais rápido.