Um dos maiores desafios de trabalhar e viver no espaço é a ameaça representada pela radiação. Além dos raios solares e cósmicos que são perigosos para a saúde dos astronautas, também há radiação ionizante que ameaça seus equipamentos eletrônicos. Isso requer que todas as naves espaciais, satélites e estações espaciais enviadas para órbita sejam protegidas com materiais que geralmente são bastante pesados e / ou caros.
Procurando criar alternativas, uma equipe de engenheiros criou uma nova técnica para produzir proteção contra radiação que é leve e mais econômica do que os métodos existentes. O ingrediente secreto, de acordo com sua pesquisa publicada recentemente, são óxidos metálicos (também conhecidos como ferrugem). Esse novo método pode ter inúmeras aplicações e levar a uma queda significativa nos custos associados a lançamentos de espaço e voos espaciais.
O estudo da equipe de pesquisa apareceu on-line e será incluído na edição de junho de 2020 da revista científica Física e Química das Radiações. O estudo foi conduzido por Michael DeVanzo, engenheiro de sistemas sênior da Lockheed Martin Space, e Robert B. Hayes, professor associado de engenharia nuclear na Universidade Estadual da Carolina do Norte.
Simplificando, a radiação ionizante deposita energia nos átomos e moléculas com os quais interage, causando a perda de elétrons e produzindo íons. Na Terra, esse tipo de radiação não é um problema, graças ao campo magnético protetor da Terra e à densa atmosfera. No espaço, no entanto, a radiação ionizante é muito comum e vem de três fontes - raios cósmicos galácticos (GCRs), partículas de erupção solar e cintos de radiação da Terra (também conhecidos como cintos de Van Allen).
Para proteger contra esse tipo de radiação, as agências espaciais e os fabricantes aeroespaciais comerciais geralmente envolvem eletrônicos sensíveis em caixas de metal. Enquanto metais como chumbo ou urânio empobrecido fornecem a maior proteção, esse tipo de blindagem adicionaria uma quantidade significativa de peso a uma espaçonave.
Por isso, as caixas de alumínio são preferidas, pois acredita-se que elas oferecem a melhor troca entre o peso de um escudo e a proteção que ele fornecerá. Como explicou o professor Hayes, ele e DeVanzo procuraram investigar materiais que pudessem fornecer melhor proteção e reduzir ainda mais o peso geral da sonda:
“Nossa abordagem pode ser usada para manter o mesmo nível de proteção contra radiação e reduzir o peso em 30% ou mais, ou você pode manter o mesmo peso e melhorar a proteção em 30% ou mais - em comparação com as técnicas de proteção mais usadas. De qualquer forma, nossa abordagem reduz o volume de espaço ocupado pela blindagem. ”
A técnica que ele e DeVanzo desenvolveram baseia-se na mistura de metal oxidado em pó (ferrugem) em um polímero e, em seguida, incorporando-o em um revestimento comum que é aplicado aos eletrônicos. Comparados aos pós metálicos, os óxidos metálicos oferecem menos blindagem, mas também são menos tóxicos e não apresentam os mesmos problemas eletromagnéticos que podem interferir nos eletrônicos de uma espaçonave. Como DeVanzo explicou:
“Os cálculos do transporte de radiação mostram que a inclusão do pó de óxido de metal fornece blindagem comparável a uma blindagem convencional. Em baixas energias, o pó de óxido de metal reduz a radiação gama para os eletrônicos em um fator de 300 e os danos à radiação de nêutrons em 225%. ”
"Ao mesmo tempo, o revestimento é menos volumoso do que uma caixa de proteção", acrescentou Hayes. “E em simulações computacionais, o pior desempenho do revestimento de óxido ainda absorveu 30% mais radiação do que uma blindagem convencional do mesmo peso. Além disso, o particulado de óxido é muito mais barato que a mesma quantidade de metal puro. ”
Além de reduzir o peso e o custo da eletrônica espacial, esse novo método pode potencialmente reduzir a necessidade de blindagem convencional em missões espaciais. No futuro, DeVanzo e Hayes continuarão ajustando e testando sua técnica de blindagem para várias aplicações e estão procurando parceiros do setor para ajudá-los a desenvolver a tecnologia para uso do setor.
