Foguetes são espaços limitados, o que exige que as missões espaciais sejam extremamente eficientes tanto em termos de carga útil quanto em combustível. Além do peso, as longas distâncias percorridas no espaço tornam esse desafio ainda mais complexo, exigindo um material que dê conta do recado.
Agora, químicos da Universidade de Albany, nos Estados Unidos, desenvolveram um composto de alta energia que pode tornar o combustível de foguete mais eficiente. A esperança é que, no futuro, ele possa ser usado para aprimorar missões espaciais, para carregar mais peso e percorrer distâncias maiores.
Aparelho que sintetizou diboreto de manganês no laboratório (Imagem: Brian Busher/Reprodução)
Combustível de foguete tem mais energia que o ‘normal’
Michael Yeung, professor assistente de Química na universidade e líder do estudo, explicou que, como o espaço do foguete é escasso, cada centímetro conta. Tudo a bordo precisa ser o mais leve possível, liberando espaço para equipamentos de pesquisa e cargas úteis. Nesse sentido, um combustível mais eficiente reduziria o tanque de armazenamento e, consequentemente, liberaria mais espaço para outras cargas.
Na viagem de volta, isso poderia significar mais espaço disponível para trazer amostras para casa.
Michael Yeung, professor assistente de Química na Universidade de Albany
Esse combustível ainda não existe completamente, mas há esperança. A equipe conseguiu criar um composto chamado diboreto de manganês (MnB2), com densidade 20% maior e volume cerca de 150% maior em comparação com o alumínio, usado atualmente nos propulsores de foguetes.
Michael Yeung, no laboratório responsável pela pesquisa (Imagem: Brian Busher/Reprodução)
Desafios na utilização do material
O diboreto de manganês chama atenção de pesquisadores há décadas, mas o campo de estudo ainda é limitado. Por exemplo, até algum tempo atrás, não era possível produzi-lo em laboratório. No entanto, recentemente, foi possível sintetizá-lo, o que abriu portas para testes experimentais.
A pesquisa aproveitou informações de estudos anteriores e conhecimentos da tabela periódica, e concluiu que o material seria estruturalmente assimétrico e instável. Esses dois fatores, juntos, o tornariam altamente energético. O material também é estável e só entra em ignição em contato com alguma fonte de calor.
Com essas informações, os pesquisadores conseguiram recriá-lo em laboratório. Veja como foi, segundo o Scitech Daily:
A produção do material requer calor extremo. Para isso, a equipe usou um dispositivo chamado “derretor a arco”;
Inicialmente, pós de boro e manganês (os dois materiais que formam o composto) são prensados em uma pastilha e selados em uma câmara de vidro;
Então, uma corrente elétrica passa pela pastilha, aquecendo o material a quase 3.000°C;
O material se funde e, na sequência, é resfriado rapidamente, preservando sua estrutura;
Esse processo completo força um átomo central de manganês a se ligar a mais átomos do que o normal, criando um arranjo compacto parecido com uma mola.
Após a criação do composto em laboratório, a equipe usou modelos computacionais para estudar a molécula do diboreto de manganês. Com isso, eles descobriram uma distorção sutil, conhecida como deformação. É justamente nessa distorção que a energia fica acumulada, o que confere ao material seu alto poder energético.
Modelo molecular do diboreto de manganês (Imagem: Brian Busher/Reprodução)
Aplicação do combustível vai além dos foguetes
Segundo Alan Chen, químico computacional que participou do estudo, a busca por materiais novos pode nortear a criação de compostos. No caso do diboreto de manganês, a descoberta dá esperança para a criação de um combustível de foguete mais energético e eficiente, o que poderia revolucionar missões espaciais e torná-las mais eficientes.
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