Pesquisas na Estação Espacial Internacional Avançam em Metalurgia, Proteção e Transferência de Calor

A Estação Espacial Internacional (ISS) tem sido palco de avanços científicos significativos em diversas áreas, com destaque para estudos sobre solidificação de ligas metálicas, proteção contra radiação e modelagem de transferência de calor. Essas pesquisas, realizadas em ambiente de microgravidade, prometem impactar tanto o desenvolvimento de materiais para uso espacial quanto aplicações terrestres.

Avanços na Metalurgia em Microgravidade

Uma pesquisa crucial, conduzida pela Agência Espacial Europeia (ESA) e intitulada Transição Colunar-para-Equiaxial no Processamento de Solidificação (CETSOL), focou nos processos de solidificação de ligas metálicas e na formação de padrões cristalinos durante a transição do estado líquido para o sólido. Os resultados desta investigação são de grande importância, pois fornecem dados de referência para modelar o crescimento de microestruturas específicas que se formam durante a solidificação de ligas metálicas sob diferentes condições.

Essas microestruturas influenciam as propriedades dos materiais e produtos, como dispositivos de refrigeração e células solares. Ao eliminar as influências da gravidade, a microgravidade permite um controle mais preciso da turbulência e convecção, o que possibilita aos pesquisadores desenvolver materiais estruturais leves e de alto desempenho tanto para aplicações espaciais quanto terrestres. Um estudo publicado detalha esses dados de referência.

Proteção Contra Radiação com Materiais Compósitos

Outro estudo relevante, realizado com o Instalação de Experimentos de Materiais ISS (MISSE-FF), avaliou a eficácia de materiais compósitos multifuncionais para proteção contra radiação. Os resultados demonstraram que esses materiais não sofreram degradação após exposição ao ambiente espacial, sugerindo que compósitos com camada superficial e revestimento poderiam proteger tripulações em futuras missões contra a radiação, oxigênio atômico e variações extremas de temperatura. A descoberta de que esses materiais mantêm sua integridade estrutural e funcionalidade no espaço é um passo significativo para garantir a segurança de missões espaciais de longa duração, como pode ser visto em artigo publicado. Este avanço se conecta diretamente com a estratégia da NASA para presença humana contínua na órbita terrestre baixa, como detalhado em um artigo recente sobre a NASA define estratégia para presença humana contínua na órbita terrestre baixa.

O experimento MISSE-13, parte desta série de investigações, incluiu a avaliação de um material compósito multifuncional especificamente desenvolvido para blindar tripulantes em habitats e espaçonaves além da órbita terrestre baixa.

Modelagem de Transferência de Calor por Ebulição

A ESA também conduziu um estudo sobre a dinâmica da transferência de calor por ebulição, denominado Ebulição Multiescala. Os pesquisadores desenvolveram um algoritmo para determinar a quantidade de calor transferida por meio da ebulição de um líquido, demonstrando que o fluxo máximo de calor ocorre onde a bolha entra em contato com a superfície e o líquido.

Apesar da ebulição ser menos eficiente em microgravidade devido à lentidão do processo e à tendência das bolhas de permanecerem próximas à superfície, essa condição também permite observar efeitos que são muito rápidos e pequenos para serem medidos em condições de gravidade normal. Tais observações são essenciais para entender a dinâmica da transferência de calor por ebulição. Um artigo apresenta o estudo detalhadamente. Essa descoberta tem potencial para otimizar sistemas de controle térmico para espaçonaves e sistemas de resfriamento para eletrônicos e outras aplicações terrestres.