NASA e o FM2 vão testar a inflamabilidade de materiais na Lua

O risco de fogo nas próximas missões tripuladas

Entre os vários perigos que preocupam quem planeia missões tripuladas num futuro próximo, há um que tende a assustar mais do que quase todos os outros: o fogo.

Um novo artigo científico, assinado por investigadores do Glenn Research Center e do Johnson Space Center da NASA, em conjunto com a Case Western Reserve University, descreve uma missão planeada para testar a inflamabilidade de materiais à superfície da Lua - um ambiente onde se antecipa que as chamas se comportem de forma muito diferente da observada na Terra.

Na Terra, a gravidade faz com que os gases quentes subam, o que puxa oxigénio mais fresco para a base da chama. Em materiais apenas “no limite” da inflamabilidade, este mecanismo pode levar a um fenómeno conhecido como "blowoff", que, na prática, acaba por apagar o fogo.

Na Lua, esse escoamento também existe, mas ocorre a um ritmo muito mais lento. O resultado esperado é um fornecimento contínuo de oxigénio à chama, sem que haja movimento de vapores suficientemente rápido para criar condições de "blowoff".

Em termos simples: materiais que, na Terra, podem nem chegar a ser verdadeiramente inflamáveis, na Lua poderão arder durante muito tempo.

Para futuros exploradores lunares, ter um incêndio intenso dentro do habitat seria, por razões óbvias, um cenário inaceitável. Por isso, faz sentido perceber o quanto antes como evitar estes eventos - sobretudo tendo em conta o calendário apontado para uma presença humana permanente na superfície lunar.

O que o ensaio NASA-STD-6001B mede (e o que fica por medir)

Há décadas que a NASA usa um procedimento de ensaio chamado NASA-STD-6001B para filtrar a inflamabilidade de materiais destinados a voo. O problema é que o comportamento do fogo fora da Terra é mais complexo do que aquilo que um teste feito ao nível do solo consegue reproduzir.

Antes de discutir as limitações, importa compreender o teste em si.

O NASA-STD-6001B consiste em aplicar uma chama de 15,2 cm na base de uma amostra de material montada verticalmente. Se a combustão avançar mais de 15,2 cm para cima a partir da base, ou se o material deixar cair detritos em combustão, então reprova. À primeira vista, parece um critério sensato - mas há um detalhe decisivo: o teste é realizado na Terra.

No ambiente terrestre, o ar está em constante movimento e cria correntes de convecção. Além disso, existe um “cima” e um “baixo”, enquanto em locais como a Estação Espacial Internacional (ISS) essas orientações deixam de fazer sentido.

Por isso, em microgravidade as chamas não apontam para “cima”: tendem a formar massas esféricas de fogo que se expandem lentamente para fora e dependem quase por completo dos sistemas de ventilação da estação para receberem oxigénio.

E desligar a ventilação não seria, por si só, uma solução. A ausência de circulação de ar pode abrandar um incêndio, mas também pode levar certos materiais a ficar a fumegar, à espera de que as ventoinhas voltem a ligar para reacenderem.

Da ISS e do Saffire ao FM2: medir chamas em gravidade parcial na Lua

A forma mais directa de esclarecer a física das chamas seria estudá-la na própria ISS - e, a dada altura, os investigadores chegaram a acender 1.500 pequenas chamas para analisar como a combustão funciona.

Ainda assim, a NASA prefere evitar, por razões evidentes, fogos grandes o suficiente para danificar materiais: isso implicaria expor todo o volume habitável da estação a uma chama aberta.

Como alternativa, a agência recorreu anteriormente ao ensaio Spacecraft Fire Safety (Saffire). Estas experiências decorreram dentro de uma cápsula de carga Cygnus não tripulada, depois de esta se separar da ISS e antes de entrar em rotação e reentrar na atmosfera terrestre para se desintegrar.

Nesses testes, os investigadores acenderam grandes folhas de algodão/fibra de vidro, tecido e acrílico, para observar de que forma ardiam em microgravidade.

Os resultados mostraram uma física pouco intuitiva: por vezes as chamas propagavam-se no sentido oposto ao do fluxo de ar, e materiais mais finos chegavam a arder a temperaturas mais elevadas.

Os dados do Saffire foram suficientes para evidenciar diferenças entre o padrão da NASA e a forma como o fogo se comporta realmente no espaço.

Tentou-se então a opção seguinte: ensaios em queda. Porém, observar chamas num “drop-tower” (5 segundos de ausência de peso) ou mesmo durante um voo parabólico (25 segundos de ausência de peso) não permite estudar os efeitos de longo prazo nem os danos que um incêndio pode causar ao longo do tempo.

É aqui que entra a experiência Inflamabilidade de Materiais na Lua (FM2). A gravidade reduzida lunar é, na verdade, um cenário ainda mais interessante para investigar a dinâmica das chamas.

O FM2 deverá contribuir para esse conhecimento ao seguir para a superfície da Lua numa missão do Serviço Comercial de Carga Útil Lunar (CLPS).

Já no local, uma câmara autónoma fará arder quatro amostras de combustíveis sólidos durante um período prolongado sob gravidade lunar - algo que, neste momento, é impossível de reproduzir noutro lugar. A câmara incluirá câmaras, radiômetros e sensores de oxigénio para acompanhar, em tempo real, a chama e a atmosfera envolvente.

O objectivo é criar a primeira ponte entre o comportamento teórico do fogo em gravidade parcial e aquilo que já foi observado em 1G e em gravidade zero em estudos anteriores.

O ponto crucial é a duração: em vez de segundos, como nos testes em queda e nos voos parabólicos, aqui haverá minutos de dados.

Resta saber se a NASA irá, ou não, actualizar o seu padrão - enviar para a Lua uma cápsula autónoma apenas para testar chamas parece ser, à partida, demasiado caro.

Ainda assim, não há substituto para medições reais num ambiente real, e o FM2 deverá fornecer, pela primeira vez, dados sobre o comportamento do fogo no que poderá vir a ser o nosso próximo grande posto avançado no Sistema Solar.

Cientistas e autores de ficção científica vão acompanhar de perto os resultados.

Este artigo foi publicado originalmente pela Universe Today. Leia o artigo original.