Conceito do artista de possíveis programas de exploração. Crédito da imagem: NASA Clique para ampliar
Você já atravessou um tapete de lã com sapatos com sola de couro em um dia seco de inverno e depois estendeu a mão para uma maçaneta? ZAP! Uma faísca pungente salta entre os dedos e a maçaneta de metal.
Isso é descarga estática - relâmpagos são pequenos.
A descarga estática é apenas irritante para qualquer pessoa na Terra que viva onde os invernos têm umidade excepcionalmente baixa. Mas para os astronautas na Lua ou em Marte, a descarga estática pode ser um problema real.
"Em Marte, achamos que o solo é tão seco e isolante que, se um astronauta estivesse andando, uma vez que ele ou ela voltasse ao habitat e tentasse abrir a câmara, um pequeno raio poderia zapear a eletrônica crítica", explica Geoffrey A Landis, físico da Divisão de Efeitos Ambientais Fotovoltaicos e Espaciais no Centro de Pesquisa Glenn da NASA em Cleveland, Ohio.
Esse fenômeno é chamado de carregamento triboelétrico.
O prefixo "tribo" (pronunciado TRY-bo) significa "esfregar". Quando certos pares de materiais diferentes, como lã e couro de sola de sapato, se esfregam, um material cede parte de seus elétrons ao outro material. A separação de carga pode criar um forte campo elétrico.
Aqui na Terra, o ar ao nosso redor e as roupas que vestimos geralmente têm umidade suficiente para serem condutores elétricos decentes; portanto, qualquer carga separada por caminhar ou esfregar tem um caminho pronto para o solo. Os elétrons sangram no chão em vez de se acumularem no seu corpo.
Mas quando o ar e os materiais são extraordinariamente secos, como em um dia seco de inverno, são excelentes isolantes, portanto não há caminho pronto para o solo. Seu corpo pode acumular cargas negativas, possivelmente até incríveis 20 mil volts. Se você tocar em um condutor, como uma maçaneta de metal, então - ZAP! - todos os elétrons acumulados descarregam ao mesmo tempo.
Na Lua e em Marte, as condições são ideais para carregamento triboelétrico. O solo é mais seco que a areia do deserto na Terra. Isso o torna um excelente isolador elétrico. Além disso, o solo e a maioria dos materiais usados em trajes espaciais e naves espaciais (por exemplo, mylar aluminizado, nylon revestido com neoprene, Dacron, nylon revestido com uretano, tricô e aço inoxidável) são completamente diferentes. Quando os astronautas andam ou vagabundos rolam pelo chão, suas botas ou rodas juntam elétrons enquanto esfregam o cascalho e a poeira. Como o solo é isolante e não oferece caminho para o solo, um traje espacial ou um veículo espacial podem acumular uma tremenda carga triboelétrica, cuja magnitude ainda é desconhecida. E quando o astronauta ou veículo volta à base e toca o metal - ZAP! As luzes na base podem se apagar, ou pior.
Landis e colegas da NASA Glenn notaram esse problema pela primeira vez no final dos anos 90, antes do lançamento do Mars Pathfinder. “Quando executamos uma roda protótipo do veículo espacial Sojourner sobre a poeira marciana simulada em uma atmosfera marciana simulada, descobrimos que ela carregava até centenas de volts”, lembra ele.
Essa descoberta preocupou tanto os cientistas que eles modificaram o design do rover da Pathfinder, adicionando agulhas de meia polegada de comprimento, feitas de fio de tungstênio ultrafino (0,0001 polegada de diâmetro) afiado a um ponto, na base das antenas. As agulhas permitiriam que qualquer carga elétrica acumulada no veículo espacial sangrasse na fina atmosfera marciana, "como um pára-raios em miniatura operando ao contrário", explica Carlos Calle, cientista-chefe do Laboratório de Eletrostática e Física de Superfície da NASA no Centro Espacial Kennedy , Florida. Agulhas de proteção similares também foram instaladas nos veículos espíritos e Opportunity.
Na Lua, "os astronautas da Apollo nunca relataram serem atingidos por descargas eletrostáticas", observa Calle. “No entanto, futuras missões lunares usando grandes equipamentos de escavação para mover muita sujeira e poeira secas podem produzir campos eletrostáticos. Como não há atmosfera na Lua, os campos podem crescer bastante fortes. Eventualmente, descargas podem ocorrer no vácuo. ”
“Em Marte”, continua ele, “as descargas podem acontecer a não mais do que algumas centenas de volts. É provável que eles tomem a forma de brilhos coronais, em vez de raios. Como tal, eles podem não ser fatais para os astronautas, mas podem ser prejudiciais aos equipamentos eletrônicos. ”
Então, qual é a solução para esse problema?
Aqui na Terra, é simples: minimizamos a descarga estática aterrando os sistemas elétricos. Aterrar significa literalmente conectá-los às hastes de cobre que batem na Terra profundamente no solo. As hastes de terra funcionam bem na maioria dos lugares da Terra, porque vários metros de profundidade o solo é úmido e, portanto, é um bom condutor. A própria Terra fornece um "mar de elétrons", que neutraliza tudo o que está conectado a ela, explica Calle.
Porém, não há umidade no solo da Lua ou de Marte. Mesmo o gelo que se acredita permear o solo marciano não ajudaria, pois "a água congelada não é um condutor muito bom", diz Landis. Portanto, as hastes terrestres seriam ineficazes no estabelecimento de um "terreno comum" neutro para uma colônia lunar ou marciana.
Em Marte, o melhor terreno pode ser, ironicamente, o ar. Uma minúscula fonte radioativa "como a usada nos detectores de fumaça" poderia ser anexada a cada traje espacial e ao habitat, sugere Landis. Partículas alfa de baixa energia voariam para a atmosfera rarefeita, atingindo moléculas e ionizando-as (removendo elétrons). Assim, a atmosfera ao redor do habitat ou astronauta se tornaria condutora, neutralizando qualquer carga em excesso.
Obter um terreno comum na Lua seria mais difícil, onde não existe uma atmosfera rarefeita para ajudar a diminuir a carga. Em vez disso, um terreno comum pode ser obtido enterrando uma enorme folha de papel alumínio ou uma malha de fios finos, possivelmente feitos de alumínio (que é altamente condutor e pode ser extraído do solo lunar), sob toda a área de trabalho. Então todas as paredes e aparelhos do habitat seriam eletricamente conectados ao alumínio.
A pesquisa ainda é preliminar. Portanto, as idéias diferem entre os físicos que buscam, bem, algum terreno comum.
Fonte original: Comunicado de imprensa da NASA
