Viajamos ao espaço desde 1961, mas ainda não temos uma geladeira para astronautas manterem os alimentos resfriados em longas missões à Lua ou a Marte, que vão acontecer no futuro. Por meio de experimentos conduzidos em microgravidade, uma equipe de engenheiros da Purdue University, Air Squared Inc. e Whirlpool Corporation mostrou que um protótipo desenvolvido por eles poderia superar os desafios de fazer um refrigerador tradicional funcionar no espaço tão bem quanto na Terra.
A comida enlatada e seca que os astronautas comem atualmente durante as missões tem uma vida útil de apenas cerca de três anos. O projeto da equipe, financiado pelo programa Small Business Innovation Research (SBIR) da NASA, visa dar uma geladeira para astronautas que permita um suprimento de alimentos que pode durar de cinco a seis anos. A proposta é ter um refrigerador que opera em diferentes orientações tão bem quanto a de sua cozinha, dando aos astronautas acesso comida nutritiva.
Como testar uma geladeira para astronautas?
Em maio, a equipe realizou três experimentos para testar vários aspectos do design da geladeira. Eles embarcaram o equipamento em um avião especialmente projetado que voou em microgravidade 30 vezes – em intervalos de 20 segundos – durante cada um dos quatro voos. O avião, o laboratório de pesquisa sem peso exclusivo da Zero Gravity Corporation (ZERO-G), é o único espaço de teste desse tipo nos Estados Unidos.
Os engenheiros não são os primeiros a tentar construir um refrigerador como os usados na Terra para missões espaciais. Porém, estão entre os poucos que tentaram desde que os astronautas caminharam na Lua em 1969. Embora os experimentos com refrigeradores tenham ocorrido no espaço antes, eles não funcionaram bem o suficiente ou acabaram quebrando.
Os sistemas de resfriamento atualmente na Estação Espacial Internacional são usados para experimentos e armazenamento de amostras biológicas, em vez de armazenar alimentos. Além disso, consomem muito mais energia do que as geladeiras na Terra – o que é um grande problema no espaço.
Os dados analisados até agora a partir dos experimentos nos voos, apoiados pelo programa Flight Opportunities da NASA, indicam dois grandes sucessos do protótipo da equipe. Primeiro, o protótipo de geladeira para astronautas pode operar tão bem na microgravidade quanto no solo. Em segundo lugar, a equipe determinou que o protótipo não tinha maior probabilidade de inundar na microgravidade do que na gravidade normal. O derramamento de líquido pode danificar o refrigerador.
Desafios de projetar uma geladeira que funcione em qualquer posição
Uma equipe de engenheiros construiu três experimentos para testar os efeitos da microgravidade em um novo design de geladeira sem óleo. O primeiro protótipo para uso futuro potencial na Estação Espacial Internacional. Um segundo com uma configuração para testar a vulnerabilidade do protótipo à inundação de líquidos. E, por fim, uma versão maior do protótipo com sensores e instrumentos para capturar como a gravidade afeta os ciclos de compressão de vapor.
“Quando eu comecei este projeto, não estava completamente claro quais seriam os problemas, uma vez que não houve muitos experimentos de refrigeração por compressão de vapor em microgravidade no passado”, disse Leon Brendel, um Purdue Ph.D. estudante de engenharia mecânica. “Em uma geladeira típica, a gravidade ajuda a manter o líquido e o vapor onde deveriam estar. Da mesma forma, o sistema de lubrificação com óleo dentro do compressor de um refrigerador é baseado na gravidade. Ao trazer novas tecnologias para o espaço, tornar todo o sistema confiável em gravidade zero é a chave. ”
Brendel e Paige Beck, um pesquisador júnior da Purdue com especialização em engenharia mecânica, e três outros membros da equipe da Air Squared voaram para testar vários aspectos do design do refrigerador. Em cada voo, o avião executou 30 parábolas incluindo marciana, lunar e microgravidades, permitindo coletar muitos dados.
Refrigerador na Terra X Refrigerador do Espaço
Na prática, o projeto da geladeira resfriaria os alimentos por meio de um ciclo de compressão de vapor, semelhante ao processo que uma geladeira típica usa na Terra. A grande diferença é que na geladeira para astronautas não há a necessidade de óleo. Ter um ciclo de compressão de vapor sem óleo elimina as preocupações de que na gravidade zero o líquido acabasse fluindo para onde não devia.
O protótipo da equipe é do tamanho de um microondas e pode ser conectado a uma tomada comum, como na Terra. A dimensão é ideal para potencialmente caber, futuramente, nos sistemas de rack da Estação Espacial Internacional. O Racks EXPRESS armazenam cargas úteis de experimentos de pesquisa e outras necessidades fora da Terra. A Air Squared construiu o protótipo e o compressor livre de óleo dentro, que atua como o coração da geladeira para astronautas.
Fontes: Phys.org e Purdue University