 | Você já se perguntou como a Estação Espacial Internacional obtém oxigênio suficiente para manter suas tripulações respirando? Ele não é transportado por outros meios, pelo menos não com frequência. O mesmo vale para a água, embora os humanos usem muito oxigênio e água todos os dias. O laboratório flutuante é equipado com aparelhos de alta tecnologia para renovar seus próprios suprimentos. A água é reciclada e parte dela é usada para produzir novo oxigênio. Os humanos também expelem muito dióxido de carbono, que não é expelido da estação, mas é convertido em água e metano. |
Essas conversões exigem a separação de moléculas em átomos, o que já é incrível, mas eles também encontraram uma maneira, ainda em fase de pesquisa, de fazer isso sem partes móveis que possam quebrar ou emperrar.
Então imagine-se um astronauta em órbita a 400 quilômetros acima da Terra quando, de repente, um alerta pisca no seu painel. O sistema responsável por produzir ar respirável a bordo falhou.
Agora, você e seus colegas de tripulação precisam trabalhar com o controle da missão para identificar o problema e corrigi-lo o mais rápido possível.
Isso pode parecer uma cena de um filme de ficção científica, mas, para os astronautas da Estação Espacial Internacional, lidar com situações como essa faz parte da realidade.
Há mais de 25 anos, os sistemas de suprimento de ar da EEI revolucionam as missões espaciais. No entanto, a necessidade de manutenção regular, reparos e atualizações levou os engenheiros a desenvolver sistemas ainda mais confiáveis para futuras espaçonaves.
Criar ar respirável no espaço envolve dois requisitos: fornecer oxigênio e remover o dióxido de carbono exalado antes que ele se acumule.
Cada astronauta no espaço precisa, em média, de cerca de 0,8 kg de oxigênio por dia. A maioria das primeiras missões espaciais atendia a essa demanda armazenando oxigênio a bordo em tanques pressurizados. Por exemplo, a missão Apollo 11 à Lua, com duração de oito dias, transportou três astronautas e cerca de 50 kg de oxigênio para suporte à vida — quantidade mais do que suficiente para a sobrevivência da tripulação.
Cartuchos contendo hidróxido de lítio reagiam quimicamente com o dióxido de carbono, removendo-o da cabine. Mas o lançamento da primeira estação espacial marcou um ponto de virada.
Pela primeira vez, as tripulações permaneceriam em órbita por meses, e não apenas dias. Uma expedição típica de 6 a 8 meses com sete tripulantes poderia exigir mais de mil quilos de oxigênio, demandando cerca de 30 tanques grandes.
E transportar constantemente essa carga enorme de e para a órbita seria caro. Por isso, os engenheiros desenvolveram uma solução: usar água e um processo chamado eletrólise: um sistema que produz oxigênio diretamente a bordo.
A água é relativamente fácil de obter na EEI, graças ao seu robusto sistema de recuperação. Ele captura quase toda a umidade a bordo — proveniente de suor, exalação, água de higiene e até urina, e a purifica, transformando-a em água fresca e potável.
Essa água limpa é direcionada para um eletrolisador, um dispositivo equipado com dois eletrodos: um positivo e um negativo. Quando uma corrente elétrica é aplicada, o eletrolisador decompõe as moléculas de água nos gases oxigênio e hidrogênio.
O oxigênio se acumula próximo ao eletrodo positivo, e bolhas de gás hidrogênio se formam perto do eletrodo negativo. Mas há um problema: extrair esses gases da água.
Na Terra, as bolhas flutuam naturalmente para a superfície de líquidos mais densos devido à gravidade. Mas em órbita, onde tudo está em queda livre, as bolhas tendem a aderir aos eletrodos.
Uma solução é bombear água através do eletrolisador, transportando as bolhas para um separador. Lá, a água contendo gás é girada de forma semelhante a uma máquina de lavar em seu ciclo final de centrifugação, forçando o líquido para fora enquanto o gás se acumula no centro.
Por fim, o oxigênio é liberado na cabine. O gás hidrogênio é expelido para o espaço ou direcionado a um reator, onde se combina com o dióxido de carbono exalado e capturado para produzir metano e água.
No entanto, esse sistema não é perfeito. O processo de separação de bolhas da água depende de muitas peças móveis complexas, propensas a quebras ou falhas de funcionamento.
E, à medida que as agências espaciais voltam sua atenção para expedições mais distantes no espaço, como viagens tripuladas a Marte com duração de um ano, essa abordagem torna-se cada vez mais inviável.
Por isso, pesquisadores estão explorando novas formas de separar esse gás. Uma solução promissora consiste em fazer a água com gás girar dentro do eletrolisador utilizando ímãs.
Esse sistema aproveita uma propriedade fundamental da interação entre elétrons e ímãs. Quando moléculas com carga negativa se movem perpendicularmente através de um campo magnético, esse campo exerce sobre elas uma força denominada força de Lorentz.
Ela as empurra lateralmente, em um ângulo reto em relação aos campos elétrico e magnético. Assim, ao posicionar corretamente os ímãs e a trajetória da corrente, essa força de Lorentz pode fazer o líquido girar, separando o oxigênio do hidrogênio, sem a necessidade de bombas ou separadores.
Esse Conjunto Magnetohidrodinâmico de Geração de Oxigênio (MOGA, na sigla em inglês) não possui peças móveis; portanto, exige menos manutenção e peças de reposição, liberando espaço a bordo e permitindo que os astronautas dediquem mais tempo a outras atividades.
O MOGA ainda está em fase de pesquisa, mas é promissor. Com um sistema de oxigênio mais robusto, os astronautas em futuras estações espaciais e missões no espaço profundo poderão respirar com mais tranquilidade.
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