Uma maneira potencialmente melhor de produzir oxigênio para astronautas no espaço usando magnetismo foi proposta por uma equipe internacional de cientistas, incluindo um químico da Universidade de Warwick.
Pela Universidade de Warwick com informações de Phys.
A conclusão é de uma nova pesquisa sobre separação de fases magnéticas em microgravidade publicada na npj Microgravity por pesquisadores da Universidade de Warwick no Reino Unido, Universidade do Colorado Boulder e Freie Universität Berlin na Alemanha.
Manter os astronautas respirando a bordo da Estação Espacial Internacional e outros veículos espaciais é um processo complicado e caro. À medida que os humanos planejam futuras missões à Lua ou a Marte, será necessária uma tecnologia melhor.
O autor principal Álvaro Romero-Calvo, um recente Ph.D. graduado pela University of Colorado Boulder, diz que “na Estação Espacial Internacional, o oxigênio é gerado usando uma célula eletrolítica que divide a água em hidrogênio e oxigênio, mas então você tem que tirar esses gases do sistema. Uma análise relativamente recente de um pesquisador da NASA Ames concluiu que adaptar a mesma arquitetura em uma viagem a Marte teria penalidades de massa e confiabilidade tão significativas que não faria sentido usar.”
Dr. Katharina Brinkert do Departamento de Química da Universidade de Warwick e Centro de Tecnologia Espacial Aplicada e Microgravidade (ZARM) na Alemanha diz que “a separação de fases eficiente em ambientes gravitacionais reduzidos é um obstáculo para a exploração espacial humana e conhecido desde os primeiros voos para o espaço na década de 1960. Esse fenômeno é um desafio particular para o sistema de suporte à vida a bordo da espaçonave e da Estação Espacial Internacional (ISS), pois o oxigênio para a tripulação é produzido em sistemas eletrolisadores de água e requer a separação do eletrodo e do eletrólito líquido.”
A questão subjacente é a flutuabilidade.
Imagine um copo de refrigerante com gás. Na Terra, as bolhas de CO 2 flutuam rapidamente para o topo, mas na ausência de gravidade, essas bolhas não têm para onde ir. Em vez disso, eles ficam suspensos no líquido.
A NASA atualmente usa centrífugas para forçar a saída dos gases, mas essas máquinas são grandes e exigem massa, potência e manutenção significativas. Enquanto isso, a equipe realizou experimentos demonstrando que os ímãs poderiam alcançar os mesmos resultados em alguns casos.
Embora as forças diamagnéticas sejam bem conhecidas e compreendidas, seu uso por engenheiros em aplicações espaciais não foi totalmente explorado porque a gravidade dificulta a demonstração da tecnologia na Terra.
Entre no Centro de Tecnologia Espacial Aplicada e Microgravidade (ZARM) na Alemanha. Lá, Brinkert, que tem pesquisas em andamento financiadas pelo Centro Aeroespacial Alemão (DLR), liderou a equipe em testes experimentais bem-sucedidos em uma instalação especial de torre de queda que simula condições de microgravidade.
Aqui, os grupos desenvolveram um procedimento para separar bolhas de gás de superfícies de eletrodos em ambientes de microgravidade gerados por 9,2s na Bremen Drop Tower. Este estudo demonstra pela primeira vez que as bolhas de gás podem ser ‘atraídas’ e ‘repelidas’ de um simples ímã de neodímio em microgravidade, imergindo-o em diferentes tipos de solução aquosa.
A pesquisa pode abrir novos caminhos para cientistas e engenheiros que desenvolvem sistemas de oxigênio, bem como outras pesquisas espaciais envolvendo mudanças de fase líquido-gás.
Dr. Brinkert diz que “esses efeitos têm consequências tremendas para o desenvolvimento de sistemas de separação de fases, como para missões espaciais de longo prazo, sugerindo que a produção eficiente de oxigênio e, por exemplo, hidrogênio em sistemas de (foto-)eletrolisadores de água pode ser alcançado mesmo na quase ausência da força de empuxo.”
O professor Hanspeter Schaub, da Universidade do Colorado Boulder, diz que “após anos de pesquisa analítica e computacional, poder usar essa incrível torre de queda na Alemanha forneceu uma prova concreta de que esse conceito funcionará no ambiente espacial zero-g”.
Mais informações: Álvaro Romero-Calvo et al, Magnetic phase separation in microgravity, npj Microgravity (2022). DOI: 10.1038/s41526-022-00212-9
