As sondas sentem o calor nas missões espaciais

Quando uma sonda se precipita a alta velocidade através da atmosfera de um planeta extraterrestre, as coisas podem tornar-se muito quentes. Este aumento de temperatura provém da fricção entre a sonda espacial e a atmosfera. O calor pode tornar-se extremamente intenso, acabando por atingir vários milhares de graus celsius. Con McCarthy é um engenheiro senior da sonda Mars Express, que se espera comece a sua viagem ao Planeta Vermelho daqui a uns meses. Ele explica que o processo é semelhante ao de colocar os travões num carro. "Quando se colocam os travões num veículo rápido, eles convertem toda a energia que está a ser usada no movimento do carro para a frente em calor. Isto faz com que os discos dos travões se inflamem. Analogamente, quando uma sonda entra na atmosfera de um planeta a alta velocidade, uma enorme quantidade de calor irá ser gerada por fricção.”

As sondas têm de estar bem preparadas para resistir a tão perigosas temperaturas. As protecções das sondas ao calor são produtos de alta tecnologia, compostas por materiais capazes de proteger e isolar a sonda espacial do calor durante a descida atmosférica. Os engenheiros usam, essencialmente, duas tecnologias para construir as protecções para o calor. A primeira baseia-se num material chamado ablativo. Este material foi desenhado de modo a rejeitar o calor, irradiando-o para o espaço, protegendo assim a sonda. O material radiador tem de ser um isolador eficiente da sonda espacial, especialmente a temperaturas muito altas. O material ablativo usa tecnologia convencional e é frequentemente mais barato e mais pesado. O material radiador utiliza tecnologias mais avançadas, é mais leve, e é, geralmente, mais caro. No entanto, é normalmente reutilizável (tal como o do Space Shuttle da Nasa, por exemplo).

"A protecção ao calor do Beagle 2, a sonda espacial Mars Express da ESA, é feita de material ablativo, que é como um composto da cortiça," afirma McCarthy. A atmosfera de Marte é muito menos densa que a da Terra. No entanto, ela ainda se comporta como uma sopa espessa, abrandando a sonda. Ao entrar na atmosfera marciana a uma velocidade 25 a 30 vezes superior que a velocidade do som (que é cerca de 330 metros por segundo), a protecção ao calor terá de resistir a temperaturas superiores a 1000 graus celsius.

Por outro lado, a sonda Huygens da ESA, que chegará à lua de Saturno, Titã, em 2004, a bordo da nave espacial Cassini da NASA, possui uma protecção ao calor que se comporta sobretudo como um “radiador”, composto por fibras de silicone em resina. Huygens vai ser a primeira sonda a penetrar na espessa atmosfera de Titã. A sua protecção ao calor irá protegê-la de temperaturas que podem chegar aos 1800 graus celsius à medida que ele se dirige em direcção à superfície, a uma velocidade 25 vezes maior que a velocidade do som. Se a temperatura durante a descida atingir nivéis muito altos, o material pode começar a derreter e a comportar-se, em parte, como um ablator, para melhorar a dissipação do calor quando necessário.

Como é se pode saber que tipo de tecnologia de protecção ao calor se deve escolher? Em geral, os engenheiros tendem a voltar-se para as soluções adequadas mais económicas. “No entanto, ”, afirma Kai Clausen, um perito sénior da ESA na sonda Huygens, "há diversos parâmetros a ter em conta. A escolha final é determinada por uma combinação de elementos. Primeiro de tudo, os diferentes materiais têm de ser compativéis como a composição quimíca e com a densidade atmosféricas. Seguidamente, os diferentes materiais têm diferentes comportamentos térmicos e mecânicos. Cabe aos peritos escolher o que melhor responde ao chamado perfil de entrada da sonda. Este perfil é determinado pelo ângulo e a velocidade com os quais a sonda entra na atmosfera, combinados com a densidade e com a altura da atmosfera.”