Áreas do espaço têm temperaturas muito diferentes dependendo se estão diretamente na luz solar ou não. Por exemplo, as temperaturas na Lua podem variar de 121 °C durante o “dia” lunar (que dura duas semanas), depois cair para -133 °C à noite, abrangendo uma oscilação de 250 °C. Estabilizar a temperatura dentro de um habitat nesses ambientes exigiria aquecimento e resfriamento em uma escala nunca antes conduzida na Terra. Mas e se houvesse uma maneira de aliviar o fardo dessas oscilações de temperatura? Materiais de mudança de fase (PCMs) podem ser a resposta, de acordo com um novo artigo de pesquisadores da Universidad Politecnica de Madrid.
Os PCMs são conhecidos há algum tempo e atualmente são usados em várias indústrias, incluindo baterias, usinas de energia solar, bombas de calor e até mesmo naves espaciais. Talvez o mais interessante seja que eles têm sido usados para resfriar e aquecer o interior de edifícios na Terra.
Eles fazem isso absorvendo calor durante as partes quentes de um período (seja um dia ou estação) e emitindo esse calor nas partes mais frias de um período posterior. Eles agem como um “dissipador” térmico gigante, fazendo com que demore mais para aquecer ou esfriar e fornecendo isolamento para qualquer coisa que os rodeie.
Crédito – Canal Two-bit DaVinci no YouTube
Outra maneira de pensar nisso é através do conceito de inércia térmica. Quando um objeto, como um edifício, está no Sol, ele é diretamente impactado pelos raios solares, fazendo com que ele aqueça. Alternativamente, se ele não estiver mais no Sol, mas ainda contiver muita energia térmica, ele começará a irradiar parte desse calor para longe. No vácuo, a energia radiativa é transmitida através da luz infravermelha como o espaço.
Os PCMs têm uma inércia térmica tão grande porque absorvem ou emitem muita energia à medida que mudam entre fases, como entre sólido e líquido ou líquido e gás. Por exemplo, o artigo descreve o uso de n-octadecano como um dos PCMs sendo considerados. Ele muda de estado em torno de 28 °C, um pouco acima da temperatura ambiente. O que o torna perfeito para manter uma sala exatamente nessa temperatura.
Alterar a temperatura de algo construído com PCMs é muito mais complicado, e esse desafio pode facilitar a regulação da temperatura dentro de um habitat espacial. Os pesquisadores modelaram o que aconteceria se um habitat espacial fosse construído com PCMs dentro das paredes, e encontraram uma diminuição significativa no aquecimento e resfriamento necessários para manter o habitat dentro da faixa de temperatura confortável para humanos.
Outros fatores foram incluídos no cálculo, como a refletividade da superfície externa da parede e a parte do ciclo solar que o Sol estava vivenciando. No entanto, os autores descobriram que, dadas as condições ideais, os projetistas poderiam aquecer e resfriar completamente passivamente um habitat espacial usando apenas PCMs.
Esse é um feito bastante impressionante, embora as condições ideais sejam improváveis de acontecerem na prática. Ainda assim, qualquer economia de energia que os materiais possam proporcionar será bem-vinda em um habitat que provavelmente ficará sem energia quando começar. No entanto, existem muitas ideias diferentes sobre como esses habitats devem ser construídos, incluindo o uso de regolito na Lua. Não está claro o quão viável seria incluir PCMs em paredes de cavernas ou outras estruturas envolvendo materiais locais. A grande quantidade de PCMs necessária para controlar termicamente um habitat humano massivo também pode ser proibitivamente cara para lançar aos preços atuais.
No entanto, os materiais continuam melhorando, e há vantagens óbvias em usar esses materiais nesse contexto. Embora eles possam não ser integrados em alguns dos habitats iniciais que a humanidade constrói no espaço, eles serão, sem dúvida, usados em habitats futuros, e este artigo é um passo em direção a isso.
Saber mais:
Kachalov e outros – Projeto Preliminar de um Habitat Espacial Controlado Termicamente Usando Materiais de Mudança de Fase
UT – O Futuro da Colonização Espacial – Terraformação ou Habitats Espaciais?
UT – Onde os humanos poderiam sobreviver em nosso sistema solar?
UT – Observe um habitat espacial do tamanho de uma casa explodir (intencionalmente)
Imagem principal:
Representação artística de um habitat na Lua.
Crédito: ESA/Foster + Partners
