Uma equipe de pesquisadores, que inclui a Universidade de Southampton, desenvolveram uma nova tecnologia que pode levar a uma mudança significativa para uma espaçonave ou satélite.

Refletores solares ópticos de metamaterial (meta-OSRs) são os revestimentos da primeira superfície do lado de fora de uma espaçonave, projetado para irradiar calor infravermelho de forma eficaz enquanto reflete a maior parte do espectro solar óptico.

Para um satélite ou nave espacial, os OSRs desempenham um papel crucial no controle térmico do sistema. Colado na pele externa dos painéis do radiador, OSRs são projetados para rejeitar a radiação solar e dissipar o calor gerado a bordo.

OSRs são comumente feitos de telhas de quartzo que combinam propriedades termo-ópticas com a capacidade de resistir ao ambiente no espaço.

Contudo, telhas de quartzo são pesadas e frágeis, aumentam significativamente os custos de montagem e lançamento, e não pode ser aplicado a superfícies curvas. Outras soluções comerciais baseadas em folhas de polímero sofrem degradação de desempenho rápida e, portanto, são impróprias para missões que duram mais de três a cinco anos.

A equipe demonstrou que um novo revestimento meta-OSR é possibilitado pelo uso de óxido de metal, um material comumente usado para contatos elétricos transparentes, que, Neste caso, é padronizado em um metamaterial com emissividade infravermelha muito forte, mantendo uma baixa absorção do espectro solar.

A equipe também demonstrou um radiador 'inteligente' baseado em seu design de metamaterial, que permite o ajuste do resfriamento radiativo da espaçonave usando outro tipo de óxido de metal.

Prof Otto Muskens, da Universidade de Southampton e principal investigador do estudo, disse:"A tecnologia meta-OSR é inteiramente baseada em revestimentos inorgânicos duráveis ​​e aprovados para uso em espaço, que pode ser aplicado em substâncias de filme fino flexível com potencial para ser desenvolvido como uma nova solução de tecnologia.

"Uma vez que os custos de montagem e lançamento de OSRs são de várias dezenas de milhares de dólares americanos por metro quadrado, mesmo pequenas melhorias na redução de peso podem fazer uma mudança significativa para a indústria espacial. "

Apoiado por um projeto de tecnologia espacial Horizon 2020 de dois anos, a Universidade de Southampton é membro do consórcio META-REFLECTOR, que também inclui o centro de pesquisa italiano Centro Ricerche Elettro-Ottiche (CREO), Desenvolvedor dinamarquês de nanoimpressão NIL Technology e Thales Alenia Space.

O trabalho do consórcio é destaque em ACS Photonics em dois relatórios:'Refletor solar óptico inteligente baseado em metamaterial termocrômico VO2' e 'Refletores solares ópticos Metasurface usando óxidos condutores transparentes AZO para resfriamento radiativo de espaçonaves'.

O Dr. Kai Sun, da Universidade de Southampton, acrescentou:"Todos os parceiros trabalharam ativamente em conjunto para garantir que o design e a fabricação sejam adequados para sua transferência para a produção em massa. É uma experiência de pesquisa excepcional para transferir a ideia de pesquisa de ponta a um produto comercial. "

A equipe está atualmente trabalhando na ampliação dos protótipos para áreas maiores por meio de processos desenvolvidos pela NIL Technology, enquanto os primeiros testes dos metamateriais no espaço estão sendo preparados.

Dr. Sandro Mengali, do CREO que apoiou o estudo, disse:"O controle passivo da emissividade térmica é importante para preservar o calor precioso durante a inicialização e eclipses e para manter a estabilidade da temperatura da espaçonave.

"Atualmente, o controle de emissividade térmica requer componentes mecânicos volumosos, como venezianas, que são extremamente caros e sujeitos a falhas, representando um risco significativo para as missões.

"A tecnologia meta-OSR inteligente oferecerá uma nova ferramenta valiosa para engenheiros térmicos de espaçonaves, de particular importância para o segmento leve do mercado de satélites. "