Soldagem na era espacial

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/12/2003

Mesmo nas avançadas espaçonaves do futuro, mais cedo ou mais tarde as coisas tenderão a se quebrar. Viajantes do espaço em uma longa jornada rumo a Marte, por exemplo, necessitarão estar prontos para fazer pequenos reparos quando necessário, unindo isto, soldando aquilo.

No implacável ambiente espacial, uma solda bem feita em, por exemplo, um equipamento de navegação ou uma bomba de oxigênio, pode fazer a diferença entre a vida e a morte.

Astronauta James Voss usa um ferro de solda a bordo da Estação Espacial Internacional

"Supreendementemente, sabe-se relativamente pouco sobre a física da brasagem em microgravidade," explica Richard Grugel, um cientista da NASA especializado em solidificação de metais.

Para aprender mais sobre esse processo, Grugel e seus colegas Fay Hua, da Intel, e A.V. Anilkumar, da Universidade Vanderbilt, planejaram uma experiência a ser feita na Estação Espacial Internacional, chamada Investigação da Brasagem no Espaço (ISSI: "In Space Soldering Investigation"). Eles esperam que o experimento lance uma nova luz sobre a física da brasagem e, nesse processo, torne o ferro de solda uma ferramenta mais segura para os astronautas.

A solda fundida se comporta de forma diferente no espaço. No ambiente de microgravidade da nave, a solda fundida não "sente" um puxão prá baixo como acontece na Terra, fazendo com que a tensão superficial se torne mais marcante e faça com que cada bolha de solda líquida flutue de forma diferenciada. Em outras palavras, as técnicas de soldagem do tipo brasagem que funcionam em terra poderão não resultar nas conexões esperadas quando em órbita.

Microfotografia de solda solidificada em um fio, feita por microscópio de tunelamento eletrônico. O ângulo preciso no qual a solda se junta ao fio é dado por forças como a tensão superficial, a gravidade e a umidade do fio. Removendo os efeitos da gravidade permitirá que os físicos entendam melhor essas e outras influências.

Pior ainda, essas juntas soldadas em órbita poderão ser muito mais frágeis. Na Terra, bolhas de gás na solda fundida freqüentemente sobem à superfície e desaparecem, mas podem se manter em suspensão no interior do líquido quando em órbita. Isto se dá porque a força da gravidade é a força por detrás da flutuabilidade, de forma que as bolhas em ambiente de microgravidade não necessariamente subirão. Essas diminutas bolhas ficam presas na solda quando ela se solidifica, tornando a junção menos efetiva e mais sujeita a quebras - algo não muito bom quando você está no ambiente de missão crítica do espaço.

"Quão predominantes são essas bolhas de gás no espaço? Nós precisamos descobrir, e talvez encontrar alguma forma de retirar essas bolhas de gás de forma que possamos fazer boas junções que não se quebrem," afirma Grugel.

A experiência é simples e direta: fios de metal serão soldados em várias disposições, refletindo geometrias comuns na execução de reparos. Membros da tripulação da Estação Espacial utilizarão um ferro de solda para juntar esses fios com solda de chumbo-estanho.

Enquanto a frota de ônibus espaciais não estiver voando, o espaço para o envio de equipamentos de pesquisas e materiais para a Estação Espacial está severamente limitado. A experiência ISSI foi selecionada em parte porque ela não requer envio de peso para a Estação. A Estação Espacial já possui um kit de brasagem a bordo e bobinas de fio de cobre recoberto com prata.

A experiência será feita com fio (quadro de cima) e um kit de solda (quadro de baixo) a bordo da Estação Espacial.

A tripulação Expedição 7, que recentemente retornou à Terra, construiu os fios em formatos de L, bobinas, paralelos e outros desenhos em preparação para o experimento. Os pesquisadores esperam que a atual tripulação (Expedição 8) faça o experimento durante sua estadia, que está agendada para durar até Abril de 2.004.

Enquanto o experimento estiver acontecendo, os pesquisadores poderão acompanhá-lo ao vivo no Centro de Telesciência do Centro de Vôos Espaciais Marshall em Huntsville, Alabama. Eles estarão acompanhando para ver as diferenças no fluxo da solda e o formato que ele assume no espaço, o que poderá dar dicas sobre a física fundamental da solda fundida.

Se eles virem algo inesperado, a interação ao vivo irá permitir que sugiram alterações nos procedimentos aos membros da tripulação da Estação em tempo real. Depois que as amostras retornarem à Terra, os cientistas irão cortar as junções para ver quantas bolhas de gás foram aprisionadas durante o processo, além de testarem a resistência das junções.

"Nós deveremos ser capazes de vislumbrar como a tensão superficial afeta a brasagem em microgravidade," afirma Grugel. "Isto irá ajudar a lançar os fundamentos para o futuro da fabricação e manutenção no espaço."

Fonte: NASA
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