As missões futuras direcionadas à Lua e a Marte poderiam fazer uso de um conjunto de avançadas tecnologias para produção de oxigênio com energia solar e processos químicos, bem como a obtenção de combustível para foguetes a partir de fontes como o gelo lunar e o dióxido de carbono presente na atmosfera marciana.
Considere isso como uma versão altamente tecnológica da fotossíntese, um processo que auxilia as plantas na conversão de luz solar e dióxido de carbono em energia química e oxigênio.
Engenheiros têm dedicado anos de trabalho a uma tecnologia denominada células fotoeletroquímicas (PEC).
Em um estudo recente, a pesquisadora de fotossíntese da Universidade de Warwick, Katharina Brinkert, juntamente com seus colegas, realizaram cálculos e sugeriram que as células PEC poderiam desempenhar um papel suficientemente promissor para serem empregadas na Lua e, eventualmente, em Marte.
A simples adição de luz solar é suficiente.
As células fotoeletroquímicas (PEC) são consideradas tecnologias de vanguarda, embora o princípio subjacente seja notavelmente simples. Inicialmente, a incidência de luz solar ocorre sobre um material denominado fotossensibilizador.
"Diversos materiais podem ser utilizados como fotossensibilizadores, tais como a clorofila presente nas plantas e certos materiais empregados em semicondutores – componentes essenciais nos chips de computador.
A função primordial do fotossensibilizador é transferir a energia luminosa para outras moléculas através de uma reação química.
Sem entrar em detalhes aprofundados sobre a química envolvida, o desfecho resultante é que a luz solar desempenha um papel crucial ao catalisar reações químicas capazes de decompor moléculas de água em oxigênio (para fins respiratórios) e hidrogênio (como combustível para foguetes), ou ainda, convertendo dióxido de carbono em oxigênio e carbono (com ampla aplicabilidade).
De acordo com as conclusões de Brinkert e seus colaboradores, futuros colonizadores lunares poderiam conceber fotossintetizadores a partir de materiais já existentes na Lua.
A decomposição da água em seus átomos constituintes não é uma concepção recente, e já existem diversas tecnologias disponíveis para realizar essa tarefa, porém, a maioria delas é caracterizada por sua volumosidade, complexidade e alto custo.
Aqueles que defendem o uso das células fotoeletroquímicas (PEC) afirmam que elas representam uma alternativa compacta que pode ser escalonada para atender às demandas de um assentamento lunar.
A bordo da Estação Espacial Internacional (ISS), os painéis solares desempenham o papel de gerar eletricidade para todas as operações realizadas, inclusive para o dispositivo responsável por realizar a divisão das moléculas de água a fim de produzir oxigênio (vale destacar que parte do oxigênio respirado pelos astronautas provém da reciclagem de sua própria urina).
No entanto, em um dispositivo fotoeletroquímico (PEC), a luz solar está diretamente envolvida no processo químico, não apenas como fonte de energia para outros componentes.
Embora seja menos eficiente do que a configuração presente na ISS, o PEC apresenta a vantagem de ser significativamente mais compacto e possuir menos peças móveis, tornando-o uma opção atraente para qualquer equipamento destinado a viagens à Lua.
Brinkert e seus colaboradores propuseram uma investigação para determinar se as células fotoeletroquímicas (PEC) poderiam de fato auxiliar os futuros colonizadores lunares na conversão do gelo lunar (como o estoque oculto nas sombras da cratera Shackleton, próxima ao polo sul da Lua) em ar respirável e hidrogênio líquido.
Uma abordagem para testar essa hipótese poderia ter envolvido a instalação de células PEC reais em um ambiente projetado para simular as condições lunares, incluindo fatores como temperatura e a presença de fina poeira rochosa conhecida como regolito.
No entanto, uma estratégia mais viável foi a formulação de equações que representavam as reações químicas ocorridas em uma célula PEC, levando em consideração variáveis como temperatura, intensidade da luz solar incidente nas células e os efeitos do regolito.
Os resultados obtidos revelam-se promissores, conforme mencionado em um artigo publicado na renomada revista Nature.
“Os autores, Brinkert e seus colaboradores, afirmam que a utilização desses dispositivos pode transcender os limites terrestres e, potencialmente, contribuir para a concretização da exploração espacial humana”, escreveram eles.
Ainda não está pronto para ser lançado.
Um desafio significativo pode surgir devido à complexa dinâmica da relação entre a Lua e a Terra. Devido ao fenômeno conhecido como bloqueio por maré, a Lua mantém uma rotação sincronizada com sua órbita ao redor da Terra, resultando em um lado sempre voltado para o planeta.
Como consequência, um dia lunar corresponde a aproximadamente um mês terrestre, com metade desse período sendo caracterizado por completa escuridão.
Em termos práticos, as células fotoeletroquímicas (PEC) devem apresentar uma eficiência excepcional para gerar oxigênio em quantidade suficiente a fim de sustentar os astronautas por um período de um mês em apenas duas semanas.
Além disso, assegurar que esses dispositivos sejam duradouros o bastante é uma questão na qual engenheiros terrestres ainda estão empenhados em trabalhar.
Brinkert e seus colegas também enfatizam que aprimoramentos nos eletrocatalisadores (substâncias químicas que iniciam as reações químicas ao serem ativadas pela luz solar) podem resultar em uma maior eficiência das células fotoeletroquímicas (PEC).
Além disso, revestimentos autolimpantes aplicados à superfície que absorve a luz solar podem mitigar a acumulação de poeira, o que se mostra essencial para futuras expedições em Marte.
Em suma, embora a tecnologia apresente um potencial real, ainda está longe de estar completamente desenvolvida para que os astronautas possam confiar plenamente em sua funcionalidade e, assim, arriscar suas vidas em missões espaciais.
