Nos próximos seis meses, um sistema de câmeras no exterior da Estação Espacial Internacional (ISS) tirará fotos de mais de uma dúzia de amostras de materiais diferentes, coletando informações detalhadas que ajudarão os pesquisadores a determinar como – e por que – as duras condições de espaço afetam esses materiais. Entre as questões a serem estudadas estão as alterações de cor que podem indicar a degradação causada pela exposição ao meio ambiente no espaço.
Um dos principais objetivos da pesquisa será correlacionar as mudanças de cor que ocorrem sob exposição ao orbital baixo da Terra (LEO) com variações nas propriedades dos materiais - como resistência estrutural, composição química e condutividade elétrica - para determinar como essas mudanças espectrais pode permitir que cientistas e engenheiros avaliem visualmente a deterioração. O ambiente espacial LEO expõe os materiais aos efeitos nocivos do oxigênio atômico, radiação ultravioleta e elétrons de alta energia.

"Queremos saber não apenas como o espaço afeta os materiais, mas também por que isso acontece", disse Elena Plis, engenheira de pesquisa sênior do Georgia Tech Research Institute (GTRI), que lidera a equipe de pesquisa multiorganizacional. "Por exemplo, sabemos que um material comumente usado da DuPont, o filme de poliimida Kapton, está sujeito a mudanças em sua condutividade no espaço, mas queremos saber por que, como podemos evitar isso ou como podemos usá-lo em nosso benefício. ."

Fotografar regularmente os materiais nas faixas espectrais do visível e do infravermelho fornecerá um registro dinâmico do que acontece com as propriedades ópticas no espaço, aprimorando o conhecimento que muitas vezes foi limitado a medições antes e depois da exposição ao espaço. A equipe de pesquisa analisará extensivamente os materiais devolvidos à Terra para entender melhor como a degradação do espaço pode afetar outras propriedades dos materiais e usar essas informações para o planejamento de missões espaciais de longo prazo.

"Estou interessado na dinâmica dos danos causados ​​aos materiais no espaço", explicou Plis. "Até agora, geralmente tínhamos apenas dois pontos de dados para avaliar os efeitos do espaço:os materiais primitivos que lançamos e os efeitos cumulativos que podemos ver quando os materiais são devolvidos. danos ocorrem ao longo do tempo."

Além do GTRI, a equipe de pesquisa inclui pesquisadores do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea (AFRL), da NASA, da Universidade do Texas em El Paso e da DuPont, uma empresa multiindustrial com sede em Wilmington, Del. Utilizando o Experimento da Estação Espacial Internacional de Materiais ( MISSE) Flight Facility, a pesquisa também conta com o apoio da Aegis Aerospace Inc., empresa proprietária e operadora da plataforma MISSE instalada na ISS.

A análise dos dados espectrais obtidos pelo experimento também pode permitir que os observadores determinem se um pedaço de lixo espacial é de uma manta isolante leve ou de uma placa de circuito mais pesada que pode danificar a espaçonave em órbita. Além de fornecer uma nova maneira de avaliar remotamente a saúde estrutural de materiais e avaliar os riscos de detritos espaciais, o experimento também ajudará os engenheiros a avaliar novos materiais que podem fornecer novas opções aos projetistas de futuras espaçonaves.

"O filme de poliimida DuPont Kapton HN, por exemplo, é um material usado desde as missões Apollo, o que o torna o padrão ouro", disse Plis. "Mas existem muitos outros materiais que podem oferecer propriedades melhoradas, então vamos ver como alguns exemplos deles são afetados pelo espaço."

Muitos dos materiais que estão sendo estudados são usados ​​para proteger os sistemas e tripulações das naves espaciais dos efeitos das rápidas mudanças térmicas que ocorrem em órbita e dos efeitos prejudiciais da carga elétrica. A seleção de materiais MISSE-16 inclui diferentes tipos de poliimidas, polímeros de cristal líquido (LCP), silsesquioxano oligomérico poliédrico (POSS), polímeros reforçados com fibra de carbono e fibra de vidro e filmes de poliéster de polietileno tereftalato (PET).

As amostras foram instaladas no exterior da ISS usando um braço robótico e serão recuperadas da mesma forma em cerca de seis meses. As amostras serão colocadas em três faces diferentes da ISS para receber exposições preferenciais ao oxigênio atômico, radiação ultravioleta e elétrons de alta energia. As amostras foram entregues à ISS por uma espaçonave de carga SpaceX Dragon que foi lançada em 16 de julho.

Para facilitar a observação a longo prazo em órbita, o banco de testes MISSE foi atualizado com uma câmera e sistema de iluminação para cobrir uma faixa espectral mais ampla, incluindo infravermelho, o que é importante para observar certos aspectos da degradação. O hardware atualizado continuará a fazer parte da instrumentação MISSE após o término do experimento conduzido pelo GTRI.

Espera-se que as amostras, que são quadrados de uma polegada, sejam devolvidas à Terra na próxima primavera. Os materiais voados no espaço serão examinados em detalhes para entender a degradação e comparados com amostras idênticas submetidas a condições espaciais simuladas em laboratório. Ao todo, as amostras serão submetidas a 10 diferentes técnicas de caracterização, incluindo microscopia de força atômica, caracterização óptica de reflexão e absortância e medidas de transferência de carga elétrica.

"Vamos tentar conectar as propriedades ópticas com mudanças de superfície e mudanças químicas", disse Plis. "Com nossos experimentos terrestres, esperamos entender essas mudanças e a física que está por trás delas."

Para Plis, que estuda os efeitos da exposição espacial em materiais desde 2015, ver o lançamento da pesquisa no espaço foi o resultado de um processo de aplicação e desenvolvimento de anos.

"Para mim, lançar os materiais foi muito emocionante", disse ela. "É como um sonho tornado realidade enviar minha pesquisa para o espaço e obter dados do espaço. Este é meu primeiro projeto no espaço, e espero que haja mais." + Explorar mais

Exposto! Estação Espacial Internacional testa organismos e materiais no espaço