Produtos Supelco® no espaço
Com a Voyager 1 além das fronteiras de nosso sistema solar
Há mais de 40 anos, a primeira geração da peneira molecular de carbono Carbosieve vem ajudando a compilar dados científicos a bordo das sondas Voyager. O primeiro “astronauta” do portfólio Supelco® abriu caminho para muitos outros desenvolvimentos e inovações na empresa.
Uma das sondas espaciais Voyager - (crédito: NASA)
Quando soou o alarme dos sensores da Voyager 1, a animação na laboratório de propulsão a jato da NASA, em Pasadena, na Califórnia, era palpável: a sonda espacial não transmitia um sinal inesperado há anos. Então, em 25 de agosto de 2012, o número de partículas de vento solar medido caiu repentinamente em um fator de 1.000, enquanto a concentração de partículas interestelares dos raios cósmicos aumentou em quase 10%. Obviamente, a Voyager 1 havia acabado de ultrapassar a fronteira de nosso sistema solar, também chamada heliopausa.
Nenhum outro objeto feito por seres humanos já havia ido tão distante da Terra. Um momento histórico. Mas não foi para a NASA. A sonda espacial também levava um produto projetado pela equipe Supelco® em Bellefonte, na Pensilvânia. “Estamos muito orgulhosos por nossa Carbosieve ainda estar funcionando perfeitamente”, afirma William “Bill” R. Betz, chefe do grupo de design de partículas na empresa de ciência e tecnologia Merck.
A peneira molecular de carbono está em operação há mais de 40 anos
Imagem microscópica da Carbosieve na Voyager
Desenvolvida no início da década de 1970, a peneira molecular de carbono especial ainda desempenha um papel essencial nos dias de hoje, mais de 40 anos após o lançamento da Voyager 1, fornecendo dados científicos que ajudam a ampliar nossa visão do sistema solar e suprir nossa curiosidade humana inerente em relação à natureza do universo. A primeira geração da linha Carbosieve também abriu caminho para diversas inovações no campo de adsorventes à base de carbono no portfólio Supelco®.
Hoje em dia, os materiais de alta tecnologia da linha Carbosieve original são usados como meios de coleta em medidores de fluxo de ar ou para melhorar a eficiência de embalagens em hardware de extração de fase sólida, sistemas do tipo “purge-and-trap” e colunas de cromatografia gasosa. As descendentes da passageira original da Voyager agora também purificam gases ou líquidos e separam compostos sintetizados de misturas de reação.
A Carbosieve original realizava tarefas semelhantes. No entanto, em comparação com a tecnologia de ponta atual, eram menos seletivas, apresentavam cinética pior e muitas vezes permitiam somente a adesão de moléculas relativamente grandes, como oxigênio, nitrogênio ou dióxido de carbono às suas superfícies.
Busca por um adsorvente para moléculas extremamente pequenas
Para a Voyager 1 e sua sonda irmã Voyager 2, a NASA estava em busca de um adsorvente que operasse da forma mais eficiente possível para moléculas particularmente pequenas. Os cientistas estavam interessados principalmente no hidrogênio e seus isótopos deutério e trítio, bem como hélio e o isótopo de lítio-7: elementos formados no momento do Big Bang. Entre outras coisas, a Voyager deveria medir as proporções de isótopos de hidrogênio para testar a teoria do Big Bang, que era proposta em 1966.
Era evidente para os pesquisadores que as minúsculas esferas de polímero com revestimento de carbono usadas para essas medições e outras semelhantes nas missões espaciais anteriores não eram suficientes. Como naquela época o portfólio Supelco® já era renomado por seus méritos no desenvolvimento de materiais, a NASA telefonou para Bellefonte. A NASA queria saber se poderiam ser disponibilizados adsorventes que funcionariam com tais moléculas, mas que ainda seriam estáveis o bastante para suportar as potentes forças vibracionais geradas quando um foguete Titan Centaur fosse lançado.
Quando a NASA telefonou de repente...
As pessoas ainda contam histórias sobre esse telefonema e os semblantes de choque no rosto de seus colegas na sede da empresa, conta Betz. Naturalmente, a equipe Supelco® cumpriu a tarefa. Seu design da Carbosieve daquela época tinha uma média de tamanho de poro minúsculo de 0,7 nanômetros, então já conseguia adsorver pequenas moléculas. Além disso, as partículas da peneira molecular de carbono eram altamente puras, ultrafortes e não exibiam sinais de desgaste: “O adsorvente suportou forças de pressão enormes acima de 1100 bar sem danos”, afirma Betz.
Isso significa que, teoricamente, ela poderia ter sido colocada para uso no fundo da Fossa das Marianas, a 11.000 metros de profundidade. Este foi o primeiro sinal de que a NASA estava no caminho certo com a Carbosieve, afinal de contas, condições hostis semelhantes existem no fundo do mar e no espaço. A agência espacial comprou cinco gramas do adsorvente e iniciou seus testes. “Não foi bem uma transação enorme”, brinca Betz. “Mas, de qualquer forma, o prestígio de apoiar a NASA na exploração espacial teve muito mais valor para nós”.
Descobertas importantes sobre a composição química de nosso sistema solar
Como sabemos atualmente, a Voyager 1 e a Voyager 2 de fato causaram uma agitação no mundo científico: Em conjunto, elas descobriram 22 luas, três em volta de Júpiter, mais três ao redor de Saturno, dez na órbita de Urânio e seis em volta de Netuno. Elas também descobriram mais anéis ao redor de Júpiter, Urânio e Netuno e, com a ajuda da Carbosieve como meio de coleta nos espectrômetros de massa das sondas espaciais, forneceram informações importantes acerca da composição química das atmosferas planetárias. Betz ainda se recorda dos primeiros dados sobre isótopos de hidrogênio. “Foi emocionante para nós”.
Ainda assim, o especialista da Supelco® preferiria ter fornecido uma peneira molecular de carbono personalizada à equipe da NASA. Afinal de contas, aceitar desafios científicos, na mais completa essência da curiosidade, e se debruçar sobre eles até que os clientes estejam satisfeitos já era naquela época e continua sendo a especialidade do grupo de design de partículas da Supelco®.
O começo de uma colaboração de longa data
Só diremos isso: Aquela não foi a última vez que a equipe da NASA telefonou para a equipe Supelco®. O grupo de design de partículas ainda teve a oportunidade de mostrar seu valor. Mas essa é uma outra história, sobre a nova geração de carbonos, denominados carboxenos, na missão Cassini Huygens e na estação espacial internacional (EEI). Enquanto isso, as duas sondas Voyager continuam transmitindo dados diligentemente do espaço interestelar. Estima-se que ainda teremos contato com a Voyager 2, que viaja a uma velocidade um pouco menor, até 2025.
Todos menos um ou dois instrumentos científicos terão que ser desativados para permitir que os dados continuem sendo medidos até lá. Isso prolongará a vida útil das baterias atômicas a bordo. No entanto, para sua última missão, as duas sondas não precisam de contato por rádio com a terra nem de uma bateria com carga completa. Cada uma delas contém um disco de cobre banhado a ouro dentro de uma capa protetora de alumínio. Além de um mapa estelar de nosso sistema solar, ele contém saudações, músicas, sons e imagens da Terra.
Se os alienígenas gostarão da canção “Johnny B. Goode” do Chuck Berry, que faz parte do disco, ou talvez se maravilharão com o pó na Carbosieve, cujos poros têm precisão de décimos de nanômetro, provavelmente nunca saberemos: levará muitas centenas de milhares de anos para as sondas chegarem a um local onde possa existir vida.
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