Gerador nuclear MMRTG
usado no robô marciano Curiosity. [Imagem: NASA]
Aventura em Marte
O desejo de conhecer o universo foi o motor para uma
série de avanços tecnológicos, de sondas a foguetes, a quem impomos a missão de
olhar para fora do nosso planeta.
A busca é uma aventura maior a cada quilômetro
percorrido, em um espaço que se cogita infinito. Um novo módulo de pesquisa
está agora aterrissado no solo do planeta que mais passou por especulações
desde a "conquista" da Lua: Marte.
Curiosity é um veículo não tripulado que foi desenvolvido
pela Agência Espacial Norte-Americana (NASA) para coletar amostras e imagens do
solo e da atmosfera do planeta vermelho, assim como analisar e investigar
possíveis evidências de que em algum momento poderia ter havido vida no
planeta.
Isso se dá pela utilização de equipamentos altamente
sofisticados e de enorme precisão, todos acoplados à estrutura do veículo - o
nome completo da aventura é MSL (Mars Science Laboratory), ou Laboratório
Científico de Marte: o robô Curiosity possui a bordo um laboratório completo,
onde serão analisadas as amostras recolhidas por seu braço robótico.
Ao contrário dos robôs marcianos anteriores, alimentados
por painéis solares e baterias, o Curiosity tem uma curiosidade a mais: uma
fonte de energia nuclear.
Energia nuclear no espaço
O desenvolvimento de sistemas seguros que forneçam
energia para alimentar equipamentos como o Curiosity é de fundamental
importância quando falamos de um ambiente hostil tal qual o da superfície de um
planeta estranho. Isso sem mencionar a distância que impede qualquer tipo de
manutenção mais complexa por parte dos cientistas aqui na Terra.
Pensando no tempo de vida útil do Curiosity, a NASA
implantou um sistema de produção de energia e calor baseado em energia nuclear.
Não que isso seja alguma novidade no campo das missões
espaciais, afinal, o primeiro módulo a carregar um dispositivo nuclear foi
lançado em 14 de Abril de 1969, na missão Nimbus III. Após esse empreendimento
bem-sucedido, tivemos mais 16 missões, incluindo esta última para Marte.
A importância de um sistema que seja capaz de fornecer
energia e calor aos equipamentos é de total relevância, e ele deve ser
completamente independente de condições climáticas e externas. Nesse caso, um
pequeno conjunto de dispositivos tornou-se a base para a geração de energia que
alimentaria o Curiosity pelos próximos dois anos de trabalho.
O sistema utilizado nesta missão, desenvolvido
exclusivamente para ela, é chamado de Gerador Termoelétrico por Radioisótopos
Multi-Missão (MMRTG, do inglês Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric
Generator).
Ele é formado por uma série de dispositivos que trabalham
em conjunto para gerar calor a partir de reações de decaimento natural do
isótopo de Plutônio-238. Seu design foi criado para que ele possa ser operado
em condições de extremo vácuo no espaço ou com atmosfera de um planeta.
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Os dispositivos trabalham para administrar o calor
liberado nas reações nucleares de decaimento e assim gerar, por meio de módulos
de conversão termoelétricos (termopares), a energia elétrica necessária para o
funcionamento do veículo e seus equipamentos.
A energia termonuclear é
produzida dentro dos módulos GPHS (General Purpose Heat Source). [Imagem: NASA]
Energia termonuclear
A energia termonuclear é produzida dentro dos módulos
GPHS (General Purpose Heat Source).
Cada módulo contém conjuntos de pastilhas cerâmicas de
dióxido de plutônio-238 (PuO2-238), responsáveis por alimentar as reações
nucleares, em um total de 4,8 kg da substância.
Essas pastilhas são encapsuladas em uma proteção feita de
irídio. As cápsulas de combustível são então armazenadas em uma caixa recoberta
por tubos formados por fibra de carbono, e em seguida colocadas nos módulos
GPHS.
Cada módulo GPHS foi desenvolvido para funcionar
separadamente, fornecendo até 250 watts térmicos, mas também podem ser
agrupados para trabalharem em conjunto, formando pilhas (stacks).
Os módulos usados no Curiosity têm a dimensão de 4 cm X 4
cm X 2 cm cada um, pesando cerca de um quilograma e meio. Sua engenharia de
construção foi elaborada para dar prioridade à segurança do sistema, evitando
vazamentos de material radioativo mesmo em possíveis acidentes com o veículo.
O sistema gerador MMRTG possui eficiência operacional de
6 a 7%, podendo produzir até 110 Watts elétricos de potência total. O
fornecimento de calor pelo próprio gerador é uma das características que tornam
o conjunto adequado para manutenção do veículo.
Computadores e analisadores precisam estar em uma faixa
de temperatura de operação a ser mantida constante, independente das extremas
variações de temperatura do planeta - o calor virá do processo de decaimento do
plutônio armazenado nos módulos, mantendo a estabilidade térmica dos
equipamentos.
Apesar da missão com o Curiosity ter um tempo de
finalização calculado para 687 dias terrestres, o gerador de energia poderá ser
mantido operante por cerca de 14 anos.
Inovação tecnológica.
