A Lua é um lugar difícil de sobreviver, e não apenas para os humanos. Os extremos extremos de temperatura entre o dia e a noite tornam extremamente difícil construir máquinas confiáveis ​​que continuem a operar. Mas uma equipe de engenharia da Universidade de Nagoya, no Japão, desenvolveu uma nova maneira com eficiência energética de controlar Loop Heat Pipes (LHP) para resfriar com segurança os veículos lunares. Isto prolongará a sua vida útil, mantendo-os em funcionamento para missões prolongadas de exploração lunar.

Como você mantém um veículo espacial isolado o suficiente para sobreviver às noites lunares congeladas, sem cozinhá-lo durante o dia? Uma equipe de engenheiros liderada pelo Dr. Masahito Nishikawara, da Universidade de Nagoya, pode ter encontrado uma resposta. Ao combinar um tubo de calor de circuito (LHP) com uma bomba eletrohidrodinâmica (EHP), eles criaram um mecanismo para resfriar máquinas de forma eficiente no vácuo do espaço, mas de uma forma que também pode ser desligada à noite. Crucialmente, é tão eficiente que praticamente não utiliza energia.

A Lua é um ambiente extraordinariamente hostil para máquinas. Além do regolito altamente abrasivo, que adere a tudo e é encontrado em todos os lugares, a Lua não tem atmosfera e tem um período de rotação muito lento. Isso significa que os dias e as noites na Lua duram 14 dias terrestres cada e atingem temperaturas extremas. Sem atmosfera para isolar e transportar calor ao redor da Lua, as temperaturas noturnas podem cair até -173º Celsius, enquanto o calor não filtrado do Sol faz com que as temperaturas diurnas subam até 127º Celsius.

É muito difícil projetar máquinas complexas para funcionarem de forma confiável sob tais condições. As longas noites significam que a energia colhida dos painéis solares precisa ser armazenada em baterias muito grandes, mas as baterias não suportam bem as baixas temperaturas. Eles podem ser aquecidos eletricamente, mas os aquecedores precisam de um fluxo constante de eletricidade, descarregando as baterias. Alternativamente, uma máquina pode ser fortemente isolada para mantê-la funcional quando ociosa, mas isso leva ao superaquecimento quando está ativa e quando o Sol nasce.

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O superaquecimento pode danificar as baterias, mas é igualmente ruim para os componentes eletrônicos. Os sistemas de refrigeração ativos são a resposta tradicional. Eles funcionam de forma semelhante ao radiador de um carro, bombeando líquido refrigerante através de um grande radiador, mas requerem energia para funcionar. Isso é um problema quando você precisa que as baterias durem 14 dias antes da próxima recarga. Os sistemas passivos, como os LHPs, são eficazes e não requerem energia, mas funcionam continuamente, mesmo quando você prefere aquecimento.

“A tecnologia de interruptor de calor que pode alternar entre a dissipação de calor diurna e o isolamento noturno é essencial para a exploração lunar de longo prazo”, disse o pesquisador principal Masahito Nishikawara. “Durante o dia, o rover lunar fica ativo e os equipamentos eletrônicos geram calor. Como não há ar no espaço, o calor gerado pela eletrônica deve ser resfriado e dissipado ativamente. Por outro lado, durante noites extremamente frias, os eletrônicos devem ser isolados do ambiente externo para que não fiquem muito frios.”

Os LHPs podem ser considerados um cruzamento entre o maquinário de uma geladeira ou ar condicionado e os tubos de calor dos laptops modernos. Como um refrigerador, um refrigerante líquido pode absorver calor, o que faz com que ele vaporize. O vapor então passa por um radiador, que o resfria de volta à temperatura ambiente. Isso o transforma novamente em líquido e o ciclo se repete. As mudanças de fase, de líquido para gás e vice-versa, permitem que o refrigerante transfira calor de forma muito eficiente. Os tubos de calor, por outro lado, usam ação capilar para mover um líquido entre uma fonte de calor (como a CPU ou o acelerador gráfico do seu computador) e um radiador. Os LHPs combinam a ação de transporte capilar de um tubo de calor com as mudanças de fase de uma unidade de refrigeração.

Os LHPs já foram usados ​​no espaço antes, onde foram equipados com válvulas para bloquear o fluxo de refrigerante quando o resfriamento não é necessário. No entanto, estas válvulas reduzem significativamente a eficiência de refrigeração do sistema. A inovação da Nishikawara é substituir as válvulas por uma bomba eletrohidrodinâmica. As EHPs são bombas de baixa potência que funcionam induzindo correntes elétricas em um fluido e, em seguida, usando o campo magnético resultante para aplicar força ao fluido. Isto tem a vantagem de não interferir na tubulação do sistema, o que significa que não há interferência no fluxo quando ele não está ativo.

A equipe de Nishikawara adicionou EHPs de baixa potência a um LHP para atuar como uma válvula muito eficiente: quando eles precisam desligar o resfriamento, o EHP é ativado para criar uma pequena força oposta que interrompe o fluxo de refrigerante, enquanto bebe apenas uma pequena quantidade de poder.

“Esta abordagem inovadora não só garante a sobrevivência do rover em temperaturas extremas, mas também minimiza o gasto de energia, uma consideração crítica no ambiente lunar com recursos limitados”, disse Nishikawara. “Ele estabelece as bases para a integração potencial em futuras missões lunares, contribuindo para a realização de esforços sustentados de exploração lunar.”

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Formado em Educação Física, apaixonado por tecnologia, decidi criar o site news space em 2022 para divulgar meu trabalho, tenho como objetivo fornecer informações relevantes e descomplicadas sobre diversos assuntos, incluindo jogos, tecnologia, esportes, educação e muito mais.