Os humanos têm escavado no subsolo há milénios – na Terra. É de onde extraímos alguns dos nossos recursos mais valiosos que fizeram a sociedade avançar. Por exemplo, não teria havido uma Idade do Bronze sem o estanho e o cobre – ambos encontrados principalmente no subsolo. Mas ao cavar corpos celestes no subsolo, passamos por momentos muito mais difíceis. Isso terá de mudar se algum dia quisermos utilizar os recursos potenciais disponíveis sob a superfície. Um artigo de Dariusz Knez e Mitra Kahlilidermani, da Universidade de Cracóvia, analisa por que é tão difícil perfurar no espaço – e o que podemos fazer a respeito.



Em seu artigo de 2021, publicado na revista Energies , os autores detalham duas categorias principais de dificuldades na perfuração fora do mundo:desafios ambientais e desafios tecnológicos. Vamos mergulhar primeiro nos desafios ambientais.

Uma diferença óbvia entre a Terra e a maioria dos outros corpos rochosos nos quais potencialmente gostaríamos de perfurar é a falta de atmosfera. Existem algumas exceções – como Vénus e Titã, mas mesmo Marte tem uma atmosfera suficientemente fina para não suportar um material fundamental usado para perfuração aqui na Terra – os fluidos.

Se você já tentou fazer um furo em metal, provavelmente usou algum fluido refrigerante. Caso contrário, há uma boa chance de que sua broca ou peça de trabalho aqueça e se deforme a um ponto onde você não poderá mais perfurar. Para aliviar esse problema, a maioria dos maquinistas simplesmente borrifa um pouco de lubrificante no furo e continua pressionando. Uma versão em maior escala disto acontece quando as empresas de construção perfuram o solo, especialmente a rocha – utilizam líquidos para arrefecer os locais onde estão a perfurar.

Isso não é possível em um corpo celeste sem atmosfera. Pelo menos não usando tecnologias tradicionais de perfuração. Qualquer líquido exposto à falta de atmosfera seria imediatamente sublimado, proporcionando pouco ou nenhum efeito de resfriamento à área de trabalho. E dado que muitas operações de perfuração ocorrem de forma autónoma, a própria perfuratriz – normalmente ligada a um rover ou módulo de aterragem – tem de saber quando recuar no seu processo de perfuração antes que as brocas derretam. Essa é uma camada adicional de complexidade e muitos projetos ainda não encontraram uma solução.

Um problema de fluido semelhante limitou a adoção de uma tecnologia de perfuração onipresente usada na Terra – a hidráulica. Variações extremas de temperatura, como as observadas na Lua durante o ciclo dia/noite, tornam extremamente difícil fornecer um líquido para uso em um sistema hidráulico que não congele durante as noites frias ou evapore durante os dias escaldantes. Como tal, os sistemas hidráulicos utilizados em quase todas as grandes plataformas de perfuração da Terra são extremamente limitados quando utilizados no espaço.

Outros problemas como regolito abrasivo ou pegajoso também podem surgir, como falta de campo magnético ao orientar a broca. Em última análise, estes desafios ambientais podem ser superados com os mesmos recursos que os humanos sempre usam para superá-los, independentemente do corpo planetário em que estejam:a tecnologia.

No entanto, também existem muitos desafios tecnológicos para perfurar fora do mundo. A mais óbvia é a restrição de peso, uma consideração crucial para fazer qualquer coisa no espaço. As grandes plataformas de perfuração utilizam materiais pesados, como invólucros de aço, para suportar os furos que perfuram, mas estes seriam proibitivamente caros utilizando as actuais tecnologias de lançamento.

Além disso, o tamanho do próprio sistema de perfuração é o fator limitante da força da broca – conforme afirmado no artigo, “a força máxima transmitida à broca não pode exceder o peso de todo o sistema de perfuração”. Este problema é agravado pelo fato de que as brocas móveis típicas são alavancadas em um braço robótico, em vez de colocadas diretamente abaixo, onde a quantidade máxima de peso pode ser aplicada. Essa limitação de força também limita o tipo de material que a broca pode atravessar – será difícil perfurar qualquer rocha significativa, por exemplo. Embora redesenhar os rovers tendo em mente a localização da perfuração possa ser útil, mais uma vez, a limitação do peso de lançamento entra em jogo aqui.

Outro problema tecnológico é a falta de energia. Motores movidos a hidrocarbonetos alimentam a maioria das grandes plataformas de perfuração da Terra. Isso não é viável fora da Terra, então o sistema deve ser alimentado por células solares e pelas baterias que elas fornecem. Esses sistemas também sofrem da mesma tirania da equação do foguete, por isso são normalmente relativamente limitados em tamanho, tornando difícil para os sistemas de perfuração aproveitar alguns dos benefícios dos sistemas inteiramente elétricos em relação aos movidos a hidrocarbonetos - como maior torque .

Não importa as dificuldades que estes sistemas de perfuração enfrentem, eles serão vitais para o sucesso de qualquer programa de exploração futuro, incluindo os tripulados. Se quisermos criar cidades em cavernas de lava na Lua ou atravessar a camada de gelo de Encélado até chegar ao oceano interior, precisaremos de melhores tecnologias e técnicas de perfuração. Felizmente, há muitos esforços de design para criá-los.

O documento detalha quatro categorias diferentes de projetos de perfuração:

• Brocas de superfície – menos de 10 cm de profundidade
• Perfurações de profundidade rasa – menos de 1 m de profundidade
• Perfurações de profundidade média – entre 1m e 10m de profundidade
• Perfurações de grande profundidade – maiores que 10 m de profundidade

Para cada categoria, o artigo lista vários projetos em vários estágios de completude. Muitos deles têm ideias novas sobre como perfurar, como usar um sistema "inchworm" ou ultrassônico.

Mas, por enquanto, perfurar fora do mundo, e especialmente em asteróides e cometas, que têm os seus próprios desafios gravitacionais, continua a ser uma tarefa difícil, mas necessária. À medida que a humanidade se tornar mais experiente nisso, sem dúvida ficaremos melhores nisso. Dada a importância deste processo para os grandes planos dos exploradores espaciais de todo o mundo, o momento em que poderemos perfurar eficazmente qualquer corpo rochoso ou gelado do sistema solar não poderá chegar suficientemente cedo.

Fornecido por Universe Today