Astronautas na Lua e em Marte poderão ser protegidos por escudo de força

Patrick L. Barry - Science@NASA - 08/07/2005

Cargas opostas se atraem. Cargas idênticas se repelem. Esta, que é a primeira lição nas aulas de eletromagnetismo, poderá, algum dia, salvar a vida dos astronautas.

A nova Visão para a Exploração Espacial, da NASA, aponta para um retorno à Lua como preparação para jornadas mais longas, até Marte e além. Mas há um desmancha-prazeres no caminho: a radiação.

O espaço acima da órbita baixa da Terra é inundado por radiação intensa, vinda do Sol e de fontes das profundezas das galáxias, como as supernovas. Os astronautas a caminho da Lua e de Marte estarão expostos a esta radiação, aumentando seu risco de contrair câncer e outras enfermidades. Descobrir um bom escudo protetor é muito importante.

Supernovas produzem radiação muito perigosa.

A forma mais comum de se lidar com a radiação é simplesmente bloqueá-la fisicamente, como faz uma grossa camada de concreto ao redor de um reator nuclear. Mas construir espaçonaves de concreto não é uma opção a se considerar. (Curiosamente, poderá ser possível construir-se uma base lunar de concreto, feito de poeira lunar e água, desde que se encontre água na Lua; mas esta é outra história.) Os cientistas da NASA estão pesquisando vários materiais bloqueadores de radiação, tais como alumínio, plásticos avançados e hidrogênio líquido. Cada um deles tem suas vantagens e desvantagens.

Estas são todas soluções físicas. Mas há outra possibilidade, uma sem nenhuma substância física, mas com um enorme poder de proteção: um campo de força.

A maior parte da radiação perigosa do espaço consiste de partículas eletricamente carregadas: elétrons de alta velocidade e prótons vindos do Sol, e massivos, núcleos atômicos carregados positivamente vindos das distantes supernovas.

Cargas idênticas se repelem. Logo, por que não proteger os astronautas cercando-os com um poderoso campo elétrico, que tenha a mesma carga da radiação que está chegando e simplesmente desvie essa radiação para bem longe?

Muitos especialistas são céticos quanto à possibilidade de que campos elétricos possam proteger astronautas. Mas Charles Buhler e John Lane, ambos cientistas da ASRC Aerospace Corporation, trabalhando no Centro Espacial Kennedy, da NASA, acreditam que é possível. Eles receberam um financiamento do Instituto de Conceitos Avançados da NASA, cujo trabalho é apoiar estudos de idéias inovadoras, para investigar a possibilidade de utilização de escudos elétricos para as bases lunares.

Conceito artístico de um escudo eletrostático contra radiação, consistindo de esferas internas, carregadas positivamente, e esferas externas, carregadas negativamente. A malha é aterrada ao solo. Imagem cortesia da ASRC.

"Utilizar campos elétricos para repelir radiação foi uma das primeiras idéias, lá nos anos 1950, quando os cientistas começaram a discutir o problema de proteger os astronautas da radiação," explica Buhler. "Eles abandonaram rapidamente a idéia, entretanto, porque parecia que as altas voltagens e o complicadíssimo design que acreditavam ser necessários (por exemplo, colocando os astronautas no interior de duas esferas metálicas concêntricas), tornaria o escudo elétrico impraticável."

O enfoque de Buhler e Lane é diferente. No seu conceito, uma base lunar teria cerca de meia dúzia de esferas condutoras de energia, infláveis, com cerca de 5 metros de diâmetro, montadas acima da base. As esferas seriam então carregadas com um potencial eletrostático muito elevado: 100 megavolts ou mais. Esta voltagem é muito alta, mas como haverá muito pouca corrente fluindo (a carga se fixa estaticamente nas esferas), não será necessário muita energia para manter a carga.

As esferas deverão ser feitas de um tecido fino e forte (como o Vectran, que foi utilizados nos balões de aterrissagem dos robôs exploradores de Marte) e recoberto com uma finíssima camada de um excelente condutor, como o ouro. As esferas de tecido poderão ser dobradas para o transporte e infladas simplesmente conectando-as a uma carga elétrica; as cargas idênticas dos elétrons na camada de ouro irão se repelir umas às outras, forçando a esfera a se expandir.

Como a voltagem deverá variar sobre uma base lunar. Veja mais detalhes no relatório Analysis of a Lunar Base Electrostatic Radiation Shield Concept.

Colocando-se as esferas bem alto, deverá se reduzir o perigo de que os astronautas as toquem. Escolhendo cuidadosamente a disposição das esferas, os cientistas poderão maximizar sua eficiência em repelir radiação, ao mesmo tempo em que minimizam seu impacto sobre os astronautas e sobre os equipamentos no solo. Na realidade, em algumas disposições, o campo elétrico no nível do solo é zero, eliminando qualquer risco potencial à saúde que esses poderosos campos elétricos possam causar.

Buhler e Lane continuam pesquisando a melhor disposição: parte do desafio está em que a radiação vem na forma de partículas carregadas tanto positiva quanto negativamente. As esferas devem ser dispostas de tal forma que o campo elétrico seja, digamos, negativo na parte mais alta (para repelir as partículas negativas) e negativo na parte mais próxima do solo (para repelir as partículas positivas). "Nós já simulamos três geometrias que poderão funcionar," diz Buhler.

Estruturas portáteis poderão até mesmo ser montadas sobre os jipes lunares, oferecendo proteção aos astronautas enquanto eles exploram a superfície, sugere Buhler.

Um cenário no qual o escudo eletrostático contra radiação poderá ser utilizado nos veículos de exploração lunar. Os cones verdes invertidos mostram regiões de proteção parcial contra radiação. Imagem cortesia da ASRC.

Soa maravilhoso, mas ainda há muitos problemas científicos e de engenharia a serem resolvidos. Por exemplo, os céticos apontam que um campo eletrostático na Lua é suscetível de ser curto-circuitado pela poeira lunar em suspensão, poeira esta que é carregada eletricamente pela radiação ultravioleta do Sol. O vento solar soprando através do escudo também poderá causar problemas. Elétrons e prótons no vento solar poderão ser aprisionados no labirinto de forças que comporão o escudo, criando correntes elétricas fortes e indesejáveis logo acima das cabeças dos astronautas.

A pesquisa é ainda preliminar, assinala Buhler. Poeira lunar, vento solar e outros problemas ainda estão sendo investigados. Pode ser que um tipo diferente de escudo funcione melhor, por exemplo, um campo magnético supercondutor. Estas idéias inovadoras ainda terão que se mostrar válidas.

Mas, quem sabe, talvez um dia, astronautas na Lua e em Marte possam trabalhar em segurança, protegidos por um princípio de eletromagnetismo tão simples que até uma criança consegue entender.

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