p A estrela do show é um bloco cinza escuro, mais ou menos do tamanho de um livro, e vários centímetros de espessura. Como uma audiência de repórteres assiste, um engenheiro passa um maçarico em chamas sobre o bloco até que sua face fique com um brilho vermelho. p "Você quer dar um toque na superfície posterior?" ela convida um voluntário vestido com uma camiseta da NASA.

p O voluntário tenta alcançar a parte de trás, primeiro com um dedo, e depois com toda a mão.

p "Como é?"

p "Morno, "o voluntário responde." Nem mesmo - normal.

p A demonstração, apelidado de "Blowtorch vs. Heat Shield" no YouTube, representa o culminar de anos de pesquisa, tentativa e erro, e uma análise meticulosa por engenheiros do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins para resolver o que eles chamam de "problema térmico" da Sonda Solar Parker, uma espaçonave que viajará dentro de 4 milhões de milhas da superfície do sol.

p O "problema térmico" é uma maneira gentil de se referir às complicações de realizar este mergulho recorde diretamente na atmosfera externa de nossa estrela, ou corona. Enquanto a Parker Solar Probe orbita a estrela e registra dados com seus instrumentos a bordo, um sistema de proteção térmica, ou TPS, irá proteger a nave espacial do calor. Combinado com um sistema de resfriamento movido a água, o TPS manterá a maioria dos instrumentos da espaçonave em cerca de 85 graus Fahrenheit - um bom dia de verão - enquanto o próprio TPS suporta uma temperatura de 2500 graus Fahrenheit.

p Sem o TPS, não há sonda.

p "Essa foi a tecnologia que nos permitiu cumprir essa missão - permitir que ele voasse, "diz Elisabeth Abel, Cabo térmico TPS. "Vai ser incrivelmente empolgante ver algo em que você coloca muita energia e trabalho duro, para ver realmente voar. Vai ser um grande dia. "

p O Parker Solar Probe deve ser lançado do Centro Espacial Kennedy em Cabo Canaveral, Flórida, este mês - sua janela de lançamento abre no sábado e vai até 23 de agosto. Durante sua missão de sete anos, ele explorará alguns dos maiores mistérios do sol:por que o vento solar é uma brisa mais próxima do sol, mas a torrente supersônica está mais longe? Por que a própria corona é milhões de graus mais quente do que a superfície do sol? Quais são os mecanismos por trás das partículas energéticas solares incrivelmente rápidas que podem interferir na espaçonave, interromper as comunicações na Terra, e colocar em perigo os astronautas?

p O lançamento concluirá 60 anos de planejamento e esforço, e mais de uma década passada criando o escudo térmico que desvia o pior da energia solar.

p As faces frontal e traseira do escudo térmico são feitas de folhas de carbono-carbono, um material leve com propriedades mecânicas superiores, especialmente adequado para altas temperaturas. Com menos de um décimo de polegada de espessura, as duas folhas de carbono são finas o suficiente para dobrar, mesmo se eles fossem colocados um em cima do outro. Entre eles há cerca de 4,5 polegadas de espuma de carbono, normalmente usado na indústria médica para substituição óssea. Este design de sanduíche endurece tudo - como papelão ondulado - enquanto permite que o escudo térmico de 2,5 metros pese apenas cerca de 160 libras.

p A espuma também desempenha as funções estruturais mais essenciais do escudo térmico. O próprio carbono conduz calor, mas a espuma de carbono é 97 por cento de ar. Além de reduzir o peso da espaçonave para ajudá-la a entrar em órbita, a estrutura de espuma significa que não há muito material para o calor passar. O escudo térmico será de 2500 graus Fahrenheit no lado voltado para o sol, mas apenas 600 graus Fahrenheit na parte de trás.

p A espuma não foi fácil de testar. É extremamente frágil, e havia outro problema.

p "Quando você esquentar, pode entrar em combustão, "Abel diz.

p A combustão não é um problema no vácuo (como no espaço), mas o ar restante nas câmaras de teste faria com que a espuma carbonizasse. Então, os engenheiros construíram sua própria câmara de vácuo no Laboratório Nacional de Oak Ridge, onde uma instalação de lâmpada de arco de plasma de alta temperatura poderia aquecer o material às incríveis temperaturas que o escudo térmico suportaria.

p Mas todas as propriedades impressionantes de dispersão de calor da espuma de carbono não eram suficientes para manter a espaçonave em sua temperatura exigida. Porque não há ar no espaço para fornecer resfriamento, a única maneira de o material expelir calor é espalhar luz e ejetar calor na forma de fótons. Por isso, outra camada de proteção era necessária:um revestimento branco que refletisse o calor e a luz.

p Por isso, APL recorreu ao Laboratório de Tecnologia Avançada na Escola de Engenharia de Whiting da Universidade Johns Hopkins, onde uma feliz coincidência levou à montagem de um time dos sonhos de revestimento de escudo térmico:especialistas em cerâmica de alta temperatura, química, e revestimentos de spray de plasma.

p Após extensa engenharia e testes, a equipe decidiu por um revestimento baseado em óxido de alumínio branco brilhante. Mas esse revestimento pode reagir com o carbono do escudo térmico em altas temperaturas e ficar cinza, então os engenheiros adicionaram uma camada de tungstênio, mais fino que uma mecha de cabelo, entre o escudo térmico e o revestimento para impedir que os dois interajam. Eles adicionaram dopantes em nanoescala para tornar o revestimento mais branco e inibir a expansão dos grãos de óxido de alumínio quando expostos ao calor.

p Em seguida, os engenheiros tiveram que determinar a melhor forma de criar e aplicar o revestimento.

p "A coisa toda estava lutando para encontrar um revestimento de cerâmica que refletisse a luz e emita o calor, "diz Dennis Nagle, principal engenheiro de pesquisa do Center for Systems Science and Engineering.

p Normalmente, ao trabalhar com esmalte, Nagle diz, um duro, O revestimento não poroso é o preferido - aquele que rachará quando for atingido por um martelo. Mas sob as temperaturas enfrentadas pela Parker Solar Probe, um revestimento liso se estilhaçaria como uma janela atingida por uma pedra. Em vez disso, o objetivo era um revestimento uniformemente poroso que resistisse a ambientes extremos. Quando as rachaduras começam em um revestimento poroso, eles vão parar quando atingirem um poro. O revestimento era feito de vários materiais ásperos, camadas granuladas - o suficiente para que um conjunto de grãos de cerâmica reflita a luz que outra camada perde.

p "Eu sempre digo às pessoas que funciona porque é um revestimento ruim, "brinca Nagle." Se você quer fazer um bom revestimento, vai falhar. "

p Após o lançamento do Parker Solar Probe, ele girará repetidamente ao redor de Vênus em uma órbita que se estreita gradualmente e o levará cada vez mais perto do sol. Os cientistas estão aguardando ansiosamente a enxurrada de novos dados dos instrumentos da sonda, mas aqueles que ajudaram a tornar o escudo térmico uma realidade dizem que a emoção será ver aquele mergulho final na atmosfera do sol, sete vezes mais perto do que qualquer espaçonave anterior, a sonda do tamanho de um carro e sua preciosa carga protegida do poder do sol por seu trabalho.

p Mas sete anos é muito tempo para esperar pelo teste final de sucesso, então o lançamento terá que servir por enquanto.

p "Isso foi altamente desafiador, "diz Dajie Zhang, a senior staff scientist in APL's Research and Exploratory Development Department who worked on the TPS coating. "It makes me feel much better coming into work every day. The solar probe's success showed me I can do it, and our team can do it."