Ciência A Nasa estuda o uso de “vidro metálico” em futuras missões espaciais
Por Redação O Sul | 9 de setembro de 2020
A Nasa está estudando o uso de um novo material para construção de componentes de futuros veículos que irão explorar a Lua e outras partes do sistema solar: vidro metálico. A promessa do material é de componentes mais duráveis, que suportam temperaturas baixíssimas e têm custo de produção muito menor do que os metais tradicionais.
Antes de mais nada, precisamos explicar o nome: cientificamente, vidro é um material sólido com uma estrutura atômica não cristalina e desorganizada, ou “amorfa” (sem forma). Já os metais comuns têm uma estrutura atômica organizada e cristalina.
Quando os metais são aquecidos esta organização atômica se desfaz, eles se liquefazem e sua estrutura se torna amorfa, como a do vidro. Se eles forem resfriados muito rapidamente é possível solidificá-los antes que os átomos tenham tempo para se reorganizar, resultando em um sólido amorfo, ou vidro metálico.
Este material tem propriedades muito interessantes para os cientistas. Uma delas é um ponto de fusão muito mais baixo que o metal, o que torna possível moldar peças de vidro metálico usando técnicas comumente usadas para produção de vidro ou plásticos, como sopro ou injeção.
Além disso, o vidro metálico não se torna quebradiço em baixas temperaturas, algo essencial na exploração do espaço: em alguns pontos no Polo Sul lunar a temperatura pode chegar a -238 ºC. Em locais como Europa, uma das luas de Júpiter, ela nunca fica acima de -162 ºC.
Uma caixa de marchas de um motor convencional teria de ser aquecida para funcionar sob essa temperatura, tanto para preservar os componentes metálicos quanto para aquecer o óleo lubrificante usado para garantir seu movimento. Com vidro metálico isso não é necessário, economizando energia que pode ser usada para manter o funcionamento de instrumentos, ou do veículo, por mais tempo.
Pesquisadores do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) na Califórnia testaram recentemente a durabilidade de uma caixa de marchas feita com vidro metálico. O componente foi preso a uma viga projetada para medir sua resposta a um impacto súbito. As engrenagens foram resfriadas a -173 ºC, e um projétil foi disparado contra a viga para simular um choque.
“Antes da Nasa enviar ao espaço componentes como caixas de marchas, especialmente as feitas com novos materiais, a ambientes extremamente frios, queremos nos certificar de que eles não serão danificados pelos eventos que ocorrem durante a duração da missão”, disse Peter Dillon, gerente do projeto no JPL. “Este teste de impacto simula o stress da entrada, descida e pouso, além de potenciais operações na superfície”.
A caixa de marchas foi testada duas vezes em três diferentes orientações. Cada teste mostrou que as engrenagens suportavam o choque mesmo sob uma temperatura de -173 ºC.
“Este é um evento empolgante, já que demonstra tanto a resistência mecânica do vidro metálico quanto o design de nossa caixa de marchas”, disse Dillon. “Estas engrenagens podem ajudar a tornar possível a operação durante a noite lunar, em crateras na sombra permanente, nas regiões polares da Lua e em mundos oceânicos”.
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