Parecia uma estrela cadente gigante num final de tarde como outro qualquer (vídeo). Mas a luminosidade intensa e o rasto de fumo deixavam antever que se tratava de algo fora do normal. Pouco tempo depois, via-se a luminosidade da explosão e a onda de choque a quebrar os vidros. O meteoro que acabou por cair na região de Chelyabinsk, na Rússia, causou mais de mil feridos muitos deles devido a queimaduras pela radiação ultravioleta. E se estes problemas pudessem ter sido evitados?
Primeiro, era preciso que tivesse sido detetado a tempo. Mas isso dava outra história. Caso se soubesse que o meteoro estava em rota de colisão com a Terra, podia ter-se calculado que onda de choque iria provocar e que radiação seria emitida. Sabendo que riscos se poderiam esperar, haveria prevenção das populações e preparação das equipas de proteção civil, salvaguardando pessoas e bens. Este é um dos objetivos que o engenheiro aeroespacial Mário Lino da Silva gostaria de ver concretizados no Laboratório de Plasmas Hipersónicos do Campus Tecnológico e Nuclear, do Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa (IST-UL).
A proteção espacial, prevenção da colisão dos objetos que vêm do espaço, é um tema cada vez mais importante, refere o investigador do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear do IST-UL. Mas não é o único objetivo do laboratório da Bobadela, nos arredores de Lisboa, que esta quarta-feira se inaugura. A intenção da Agência Espacial Europeia (ESA), o principal financiador deste projeto – com quase dois milhões de euros -, é estudar a reentrada de naves espaciais e outros artefactos humanos na atmosfera de planetas como a Terra ou Marte. Perceber a que pressões e temperaturas estão sujeitas as naves ao atravessar a atmosfera permite planear melhor as proteções térmicas. Nem mais, nem menos. Qualquer quilo enviado desnecessariamente para o espaço custa muito dinheiro e impede o envio de outros equipamentos.
O edifício que recebe este novo laboratório “foi construído de raiz em 2012”, diz ao Observador Mário Lino da Silva. “É uma espécie de bunker enterrado, porque há um risco de explosão.” Um risco controlado, explica o investigador, “em 20 ou 30 anos de utilização não se espera que haja acidentes”. Ainda assim, as experiências só se iniciam depois dos investigadores estarem encerrados na sala de comandos. O edifício tem portas blindadas, paredes de betão e painéis anti-explosão.
Mas as atenções estão todas centradas no tubo de choque. Desde 2007, depois do tubo de choque da Universidade de Provença, em França, ter sido descontinuado, a ESA tem de fazer este tipo de experiências na Rússia. Agora, com um tubo de choque desenhado pelos especialistas que geriam a experiência em França, Portugal dá um contributo importante para a investigação espacial. Não apenas em termos académicos, mas também empresariais e industriais – as peças do tubo estão a ser construídas por uma empresa da indústria naval, o Instituto de Soldadura e Qualidade (ISQ) certifica a segurança da experiência e o Air Liquide é responsável pelo enchimento com gases.
O tubo, que entrará em testes já este mês, vai permitir aplicar na prática aquilo que a equipa de Mário Lino da Silva só conseguia fazer em modelos de computador. Mas mesmo essas simulações computacionais permitiram perceber que as proteções térmicas do robô de exploração a Marte, da campanha ExoMars, não eram suficientes, explicou o investigador. Aquela etapa da missão foi abortada para ser repensada. Com este tubo de choque, a informação será ainda mais precisa.
Uma nave que venha da Estação Espacial Internacional entra na atmosfera terrestre a seis quilómetros por segundo, mas se vier da Lua entra ao dobro da velocidade. A onda de choque causada por um objeto que entra a grande velocidade na atmosfera faz aumentar a temperatura, que faz queimar os materiais, como no caso do meteoro. E o aumento da temperatura vai fazer com que as moléculas dos gases da atmosfera se agitem mais, colidam umas com as outras e libertem eletrões. Quando os eletrões chocam com as moléculas liberta-se radiação, que pode ser ultravioleta, visível (a luz que vemos) ou infravermelha, e formam-se um plasma – o quarto estado da matéria, além dos melhor conhecidos: sólido, líquido e gasoso.
Para simular este efeito no tubo de choque de 16 metros, uma mistura de hidrogénio, oxigénio e hélio é aquecida numa câmara de alta pressão. O gás aquecido a 2.500º Celsius e a uma pressão de 600 atmosferas expande e rompe o diafragma que o separa do tubo de choque. Neste, a mistura de gases é equivalente à da atmosfera que se pretende estudar e, no caso da atmosfera terrestre, está à pressão de 100 atmosferas. Quanto maior a diferença de pressão entre os dois gases, maior a onda de choque produzida. A onda de choque que atinge velocidades entre os dez e os 14 quilómetros por segundo (mais de 30 vezes a velocidade do som) e uma temperatura de 10 mil graus Celsius cria um plasma hipersónico. Acontece tudo muito rápido, apenas um milionésimo de segundo. Mas a simulação da reentrada só pode ser repetida quatro vezes por dia – a experiência demora quatro horas a preparar.
Um estalido alto é o máximo que se pode ouvir de uma experiência que acontece abaixo do nível do solo. Mas os cientistas estarão na sala de controlo e a informação que vão recolher é o registo da radiação emitida. A explosão, tal como um canhão que dispara uma bala, também tem um recuo, neste caso de 100 toneladas. A sapata de 40 toneladas, no entanto, evita que haja perturbação das leituras e do equipamento. “Os instrumentos detestam vibrações”, lembra o investigador.
