NASA estuda chamas em microgravidade buscando uma combustão mais limpa e segura
Por Claudio Yuge |
Algumas coisas comuns que acontecem aqui na Terra podem trazer problemas quando acontecem no espaço, e por isso é importante realizar experimentos diversos no ambiente de microgravidade da Estação Espacial Internacional (ISS). Esses testes não somente ampliam o conhecimento científico como também servem como aprimoramento de técnicas que usamos no solo. E a NASA vem fazendo exatamente isso com a combustão, para compreender como o fogo se espalha na gravidade reduzida e como ele pode ser melhor controlado aqui na superfície.
"Se você ler qualquer livro sobre combustão, quase todas as teorias que são desenvolvidas ignoram a influência da gravidade", diz Daniel Dietrich, cientista da NASA no Glenn Research Center. Na Terra, os gases quentes da chama aumentam ao passo em que a gravidade puxa o ar mais frio e denso para o fundo da chama. Isso cria tanto sua forma quanto o efeito de tremulação. Já em um ambiente quase sem gravidade, as chamas tendem a ser esféricas.
Lançado em 2008, o Rack Integrado de Combustão (CIR, em inglês) serve justamente para analisar o comportamento do fogo na microgravidade da ISS. Com ele, é possível usar um hardware que suporta uma ampla variedade de experimentos de combustão. E agora, a chamada Experiência de Extinção da Chama (FLEX, em inglês) revelou uma das maiores descobertas nesse campo, “provavelmente uma das maiores nos últimos 20 ou 30 anos de pesquisa de combustão”, comenta Dietrich.
Descoberta por acidente
Recentemente, o FLEX estava analisando a eficácia dos supressores de incêndio, a partir de gotículas de combustível em chamas no CIR, quando os pesquisadores acidentalmente descobriram algo relacionado à “queima” contínua após a extinção das chamas. "Não é apenas importante do ponto de vista nerd e teórico sobre a combustão, mas também do ponto de vista prático. As reações químicas de baixa temperatura que podemos estudar em instalações como a ISS são muito importantes em sistemas de combustão reais, como motores", explicou.
Outros experimentos semelhantes foram feitos na espaçonave Cygnus, fora da ISS, o que permitiu aos cientistas estudarem a propagação do fogo e o uso de oxigênio em chamas maiores na microgravidade. Atualmente, os cientistas estão conduzindo um conjunto de testes conhecidos como Experimentos de Combustão Avançada por Microgravidade (ACME, em inglês) no laboratório orbital.
A ideia é, além de melhorar a segurança dos astronautas, produzir dados que possam melhorar a eficiência do combustível e reduzir a produção de poluentes na Terra.
Aprimorando o calor radiante
Uma dessas investigações da ACME, conhecida como Flame Design, concentra-se na fuligem, o resíduo de carbono deixado para trás quando a matéria orgânica (ou outro material que contém carbono) não queima completamente. A fuligem causa problemas ambientais e de saúde, mas também pode ser útil de várias maneiras, como, por exemplo, para aprimorar o calor radiante — aquele sentido quando você não está na sombra.
Normalmente, a maioria das chamas na Terra queima no ar. O gás inerte é introduzido ao mesmo tempo que o oxigênio para combustão na Terra. O experimento combina o gás inerte com o combustível, e não com o oxigênio, e o resultado é um grande impacto na chama. “Nesse caso, mesmo que a temperatura das chamas possa ser a mesma, se você introduzir o inerte com o oxidante ou o combustível, o impacto para a formação de fuligem ou a força da chama é substancialmente diferente”, diz o pesquisador Richard Axelbaum.
Cada teste produz uma chama e pode produzir aglomerados de fuligem que brilham em amarelo quando quentes. Esses aglomerados crescem mais na microgravidade do que na Terra, porque a fuligem permanece na chama por mais tempo.
E como isso pode nos ajudar?
Com essa descoberta, é possível controlar a quantidade de fuligem e criar projetos de queimadores mais eficientes e menos poluentes.
"A maior parte da eletricidade nos Estados Unidos é gerada por combustão", complementa o cientista do projeto Glenn, Dennis Stocker. “Em relação ao transporte de energia, onde estaríamos sem combustão? Portanto, a combustão é uma grande parte de nossas vidas modernas”, completa.
O conhecimento obtido com esses experimentos pode nos ajudar a entender melhor o fogo aqui na Terra, e será crucial na preparação de futuras missões além da baixa órbita. "Parte do futuro é olhar para a gravidade parcial. Entender que será importante para a segurança contra incêndios em outros mundos, como a Lua ou Marte”, projeta Stocker.
Fonte: NASA