Satélites podem enfrentar um problema difícil de detectar: a multiplicação descontrolada de elétrons dentro de alguns de seus componentes. O fenômeno, chamado de efeito multipactor, pode provocar falhas graves em equipamentos usados para transmitir sinais de rádio e micro-ondas.
Para tentar evitar esse problema, pesquisadores do Conselho Superior de Investigações Científicas (CSIC), na Espanha, desenvolveram um novo tipo de revestimento para as superfícies desses componentes.
A pesquisa foi realizada em parceria com a empresa Nanostine e a Agência Espacial Europeia (ESA). A tecnologia utiliza nanopartículas de ouro e prata e apresentou resultados promissores em testes de laboratório.
Para quem tem pressa:
- Pesquisadores espanhóis desenvolveram um revestimento que pode proteger equipamentos de satélites contra o efeito multipactor;
- O fenômeno acontece quando elétrons se multiplicam após atingir uma superfície e pode causar danos em componentes usados para comunicação;
- Nos testes, o novo material reduziu em cerca de 30% a emissão de elétrons e apresentou resultados melhores que o revestimento usado atualmente.
Como o efeito multipactor acontece?
O efeito multipactor está relacionado à forma como elétrons se comportam no ambiente em que estão. Quando um elétron atinge uma superfície dentro de um equipamento, ele pode liberar outras partículas. Esses novos elétrons podem atingir a superfície novamente e repetir o processo várias vezes, criando uma espécie de reação em cadeia.
Quando isso acontece de maneira intensa, o acúmulo de elétrons pode interferir no funcionamento de componentes de radiofrequência e micro-ondas. Em um satélite, isso pode comprometer equipamentos importantes para a comunicação.
A Agência Espacial Europeia (ESA) estuda maneiras de evitar o problema há mais de 40 anos. Uma das soluções utilizadas atualmente é o Alodine. O material consegue reduzir o problema, mas seus componentes podem ser prejudiciais à saúde e ao meio ambiente. Por isso, os pesquisadores procuram alternativas.
Nanopartículas ajudam a criar uma nova proteção
A equipe do Instituto de Ciência de Materiais de Madri (ICMM), ligado ao CSIC, decidiu trabalhar com estruturas ainda menores do que as utilizadas em tentativas anteriores. Os pesquisadores produziram nanopartículas de ouro e prata com tamanho entre 4 e 8 nanômetros. Para ter uma ideia, um nanômetro corresponde a um milionésimo de milímetro.
Essas partículas foram usadas para criar uma camada metálica com uma estrutura cheia de pequenos espaços. O revestimento é produzido em condições de ultra-alto vácuo, sem a utilização de solventes ou geração de resíduos. Nos testes realizados em laboratórios credenciados pela ESA, a nova camada reduziu em aproximadamente 30% a emissão de elétrons secundários em comparação com o Alodine.
Outro indicador também apresentou uma melhora significativa. A chamada energia de corte, que indica a partir de qual ponto uma superfície passa a liberar mais elétrons do que recebe, chegou a apresentar desempenho até 300% melhor em algumas configurações.
Os pesquisadores também avaliaram como o revestimento se comportava ao longo do tempo. Durante seis meses, o material foi submetido a testes de envelhecimento e a temperaturas de até 150 °C, condições que simulam parte do que um satélite pode enfrentar quando fica exposto ao Sol.
Mesmo apresentando alguma perda de desempenho com o tempo, o revestimento continuou funcionando melhor do que uma nova camada de Alodine.
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A tecnologia já possui um pedido conjunto de patente do CSIC e da Nanostine. As organizações pretendem comercializar o material principalmente para o setor aeroespacial. O desenvolvimento também recebeu apoio do programa de doutorado industrial da Comunidade de Madri e do ESA Business Innovation Centre.
Ainda assim, o revestimento não está pronto para ser utilizado diretamente em missões espaciais. Antes disso, será necessário realizar novas etapas de testes e validação. Segundo Lidia Martínez, pesquisadora do CSIC e uma das autoras do estudo, o processo entre o desenvolvimento de um novo revestimento e sua utilização no espaço pode levar cerca de uma década.
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