Muitos ao redor do mundo assistirão ansiosamente neste sábado, quando a NASA lança Artemis I, a primeira missão de exploração lunar da agência desde a década de 1970.
O espetáculo envolve o foguete mais poderoso do mundo:o Space Launch System (SLS). Com quase 100 metros de altura e pesando mais de 2.600 toneladas, o SLS produz um empuxo maciço de 8,8 milhões de libras (mais de 31 vezes o empuxo de um jato Boeing 747).

Mas não é apenas a engenharia incrível que está por trás da ciência de foguetes e da exploração espacial. Escondido, há uma química inteligente que alimenta esses feitos fantásticos e sustenta nossa frágil vida no espaço.

O combustível e a faísca

Para lançar um foguete no espaço, precisamos de uma reação química conhecida como combustão. É aqui que os combustíveis são combinados com o oxigênio, produzindo energia como resultado. Por sua vez, essa energia fornece o impulso (ou impulso) necessário para impulsionar máquinas gigantescas como o SLS na atmosfera superior da Terra e além.

Assim como os carros na estrada e os jatos no céu, os foguetes têm motores onde ocorre a combustão. O SLS tem dois sistemas de motores:quatro motores RS-25 de estágio central (motores de ônibus espaciais atualizados) e dois propulsores de foguetes sólidos. E a química é o que fornece uma mistura de combustível única para cada motor.

Os motores do estágio central usam uma mistura de oxigênio líquido e hidrogênio líquido, enquanto os propulsores de foguetes sólidos, como o nome sugere, contêm um propulsor sólido - um material duro e semelhante a borracha chamado polibutadieno acrilonitrila. Além de ser combustível em si, esse material contém partículas finas de alumínio metálico como combustível, tendo perclorato de amônio como fonte de oxigênio.

Enquanto o combustível para os propulsores de foguetes sólidos é facilmente armazenado à temperatura ambiente, os combustíveis do motor do estágio central precisam ser armazenados a -253 ℃ para hidrogênio líquido e -183 ℃ para oxigênio líquido. É por isso que você vê camadas de gelo cortando foguetes na decolagem – os vasos de combustível são tão frios que congelam a umidade do ar ao redor.

Mas há outra química interessante que acontece quando precisamos acender o combustível. Dependendo da fonte de combustível, os foguetes podem ser inflamados eletricamente através de uma vela de ignição glorificada... ou quimicamente.

Se você já assistiu a um lançamento espacial e ouviu falar sobre "ignição TEA-TEB", isso está se referindo ao trietilalumínio e trietilborano. Esses dois produtos químicos são pirofóricos – o que significa que podem pegar fogo espontaneamente quando expostos ao ar.

Sustentando a vida entre as estrelas

Não são apenas os foguetes que são alimentados pela química. Os sistemas de suporte à vida no espaço dependem de processos químicos que mantêm nossos astronautas vivos e respirando – algo que nós na Terra geralmente damos como certo.

Todos sabemos a importância do oxigênio, mas também exalamos dióxido de carbono como um resíduo tóxico quando respiramos. Então, o que acontece com o dióxido de carbono no ambiente selado de uma cápsula espacial como as das missões Apollo Moon ou da Estação Espacial Internacional (ISS)?

Lembre-se de Tom Hanks tentando encaixar um pino quadrado em um buraco redondo no filme Apollo 13? Aqueles eram purificadores de dióxido de carbono que a NASA usava para remover esse gás tóxico do interior das cápsulas espaciais.

Esses depuradores são filtros descartáveis ​​embalados com hidróxido de lítio (semelhante a um produto químico que você pode encontrar no fluido de limpeza de drenos) que capturam o gás dióxido de carbono por meio de química ácido-base simples. Embora esses depuradores sejam altamente eficientes na remoção de dióxido de carbono e permitindo que os astronautas respirem facilmente, os filtros têm uma capacidade finita. Uma vez saturados, eles não são mais eficazes.

Portanto, para missões espaciais estendidas, o uso de filtros de hidróxido de lítio não é viável. Mais tarde, os cientistas desenvolveram um sistema que usa um purificador de dióxido de carbono reutilizável feito com minerais chamados zeólitos. Com a zeólita, o dióxido de carbono capturado pode ser liberado no espaço e os filtros ficam livres para capturar mais gás.

Mas em 2010, os cientistas encontraram uma maneira ainda melhor de gerenciar o dióxido de carbono, transformando esse resíduo em outro componente essencial à vida:a água.

Do lixo ao recurso

O Sistema de Controle Ambiental e Suporte à Vida na ISS substitui os lavadores de dióxido de carbono pelo Sistema de Redução de Dióxido de Carbono, também conhecido como sistema Sabatier. É nomeado após a reação química central para sua função, que por sua vez recebeu o nome de seu descobridor, o vencedor do Prêmio Nobel de Química de 1912, Paul Sabatier.

Este sistema combina dióxido de carbono com gás hidrogênio para formar água e metano. O gás metano é liberado para o espaço e, por meio de um processo chamado hidrólise, a água é dividida em oxigênio respirável e gás hidrogênio. Este último é então reciclado para transformar mais dióxido de carbono em água.

Este processo não é útil apenas para a exploração espacial. Mais perto de casa, os químicos estão pesquisando sistemas semelhantes para potencialmente lidar com as emissões de gases de efeito estufa – embora não seja uma panacéia, a reação de Sabatier pode nos ajudar a reciclar um pouco de dióxido de carbono aqui na Terra.

Enquanto isso, a missão Artemis Moon da NASA visa pousar a primeira mulher e pessoa de cor na Lua e estabelecer uma presença humana de longo prazo em uma base lunar. A reação de Sabatier e outros processos químicos pouco celebrados serão a chave para os esforços espaciais contínuos da humanidade. + Explorar mais

Produção de metano em Marte

Este artigo é republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.