Pigmento pré-histórico irá proteger sonda solar da ESA

Belíssimas pinturas de animais com cerca de 30 mil anos, encontradas no interior da caverna de Chauvet-Pont-d’Arc, no sul de França.
Crédito: Wikimedia.

A sonda europeia Solar Orbiter irá beneficiar da protecção de um pigmento outrora usado em pinturas pré-históricas no interior de cavernas. De acordo com a ESA, os engenheiros da missão irão aplicar carvão de osso queimado no escudo térmico de titânio da sonda, o mesmo material usado há cerca de 30 mil anos por artistas pré-históricos em pinturas na caverna de Chauvet-Pont-d’Arc, no sul de França.

A Solar Orbiter deverá ser lançada em 2017 numa missão a curta distância do Sol. A sonda irá aventurar-se até cerca de 42 milhões de quilómetros da superfície solar (pouco mais de 1/4 da distância média entre a Terra e o Sol), numa região do espaço onde as temperaturas atingem cerca de 520º C.

“O corpo principal da sonda fica protegido atrás de um escudo térmico com várias camadas, com cerca de 3,1 por 2,4 metros”, afirmou à ESA Pierre Olivier, engenheiro responsável pela segurança da missão. “Os instrumentos irão funcionar na extremidade de calhas que correm pelo escudo, alguns sob coberturas protectoras de berílio ou vidro.”

Representação artística da sonda europeia Solar Orbiter.
Crédito: ESA/AOES.

Em 2010, durante a primeira fase de planeamento, especialistas em materiais da ESA começaram a verificar se a missão era, de facto, praticável, tendo em conta os métodos de produção e os materiais disponíveis. “Cedo identificámos um problema com os requisitos do escudo”, disse Andrew Norman, especialista em tecnologia de materiais.

“Para absorver a luz solar, e convertê-la em radiação infravermelha para a irradiar de volta ao espaço, os materiais da sua superfície precisam de manter propriedades termo-ópticas constantes – ou seja, manter a mesma cor apesar de anos de exposição a radiação ultravioleta extrema. Ao mesmo tempo, o escudo não pode libertar materiais ou gases, porque criará o risco de contaminar os instrumentos altamente sensíveis da Solar Orbiter. E tem de evitar quaisquer cargas estáticas criadas pelo vento solar, porque poderão causar uma descarga prejudicial ou mesmo destruidora.”

A solução acabou por ser encontrada fora da indústria aeroespacial. Usando uma técnica originalmente desenvolvida para revestir implantes médicos de titânio, os engenheiros da missão irão aplicar no escudo um tipo de fosfato de cálcio preto processado a partir de ossos queimados.

Equipa da empresa Enbio testando uma folha de titânio revestida com fosfato de cálcio preto.
Crédito: Enbio/NovaUCD.

“O processo funciona com metais reactivos como o titânio, o alumínio e o aço inoxidável, metais que possuem uma camada de óxido superficial”, afirmou John O’Donoghue, director da Enbio, a empresa irlandesa que desenvolveu a técnica. “Pulverizamos a superfície de metal com um material abrasivo para remover esta camada, mas (…) também incluímos um segundo material dopante possuindo as características que precisamos. Isto ocorre em simultâneo com a remoção da camada de óxido. A grande vantagem é que a nova camada acaba embebida, em vez de pintada ou presa. Torna-se efectivamente parte do metal (…).”

O osso carbonizado é amplamente usado na indústria, desde a produção de fertilizantes até à purificação do açúcar branco e a filtração de metais pesados na água. A sua robustez foi demonstrada pela excelente conservação das pinturas da caverna de Chauvet-Pont-d’Arc, no sul de França – pinturas realizadas há cerca de 30 mil anos com pigmentos negros produzidos a partir de ossos queimados.

Amostras do novo material passaram já por uma série de testes nos Laboratórios de Materiais e Componentes Electrónicos do Centro Europeu de Investigação Espacial e Tecnologia (ESTEC) da ESA, em Noordwijk, na Holanda, pelo que a nova técnica será aplicada em breve num modelo do escudo térmico, que deverá ser testado no interior de uma gigantesca câmara onde serão simuladas as condições que a sonda Solar Orbiter experimentará durante a sua missão.