Pela segunda vez, falha nesse importante dispositivo, quase causa um fracasso de grandes proporções na corrida espacial pelos Estados Unidos. Primeiro no Mariner V, depois no voo conjunto do Mariner VI e VII. O porquê de não serem usadas pilhas convencionais, é muito simples de ser compreendido.
Nota: artigo de 1965 (*)
Além, de nessas, o rendimento ser muito baixo, elas queimam metal, o que além de ser um combustível caro, é difícil de ser transportado e de ser injetado nas mesmas quando se fizer necessário. Esse era um problema muito grande, para os técnicos encarregados de projetar equipamentos eletrônicos de satélites artificiais. Eles tinham que se apoiar unicamente na energia capaz de ser fornecida por fotocélulas, o que complica muito a eficiência das naves já que elas ficam ocultas da luz solar 40% da sua órbita.
Urgia então, que se desenvolvesse novos processos de produção de eletricidade, que não estivessem sujeitos aos problemas da falta de luz, pouca duração, e pequena quantidade de energia gerada, foi então que a N.A.S.A acelerou suas pesquisas nesse sentido, para as quais, já de há muito, vinha gastando 100 000 dólares anuais. Surgiu daí, a fabulosa pilha a combustível, que ao contrário da sua irmã química, não depende da combustão de metais, e como sua prima, não necessita da luz, a fotocélula.
A pilha a combustível, utiliza como fonte de energia a combinação de dois gases, geralmente hidrogênio e oxigênio, que além de fornecerem eletricidade, libertam água pura, o que seria muito interessante para os futuros navegadores do espaço. E ao contrário dos meios de gerar energia, o aproveitamento da pilha a combustível é de 90% ou mais.
Gás pode ser concentrado em grande quantidade, e facilmente transportado e, além disso a simplicidade do equipamento impede que haja falhas por falta de verificação completa nas suas partes, o que tem sido a maior dor de cabeça dos técnicos de lançamentos. Mais de duzentas mil peças compõem um foguete, e note bem, que se uma delas falhar, todo projeto fracassará, dessa maneira, qualquer inovação que simplifique tais engenhos, será sem dúvida, visto com bons olhos pelos técnicos.
Tudo isso é muito promissor, mas infelizmente, como dissemos no início, inexplicáveis falhas têm surgido nesse elemento, tão importante na astronave. Naturalmente, para que possamos entender a causa de um defeito em determinado aparelho, deveremos compreender antes o aparelho, e é o que faremos; explicaremos o seu funcionamento.
O hidrogênio quando em contato com o oxigênio sob condições normais de temperatura e pressão não se combina com ele, mas quando se aquece a mistura desses gases, há uma explosão, e os dois se combinam formando água. Existe, no entanto, a possibilidade dos dois gases se combinarem lentamente, e esse fenômeno que é feito através de substâncias chamadas catalisadoras, é o que nos interessa.
Na pilha a combustível, dois eletrodos são os catalisadores, imersos numa solução eletrolítica, que pode ser o hidróxido de Potássio (KOH). Nos dois eletrodos, que são ocos e porosos são injetados separadamente, num, o oxigênio, e noutro, o hidrogênio. Pela ação da catálise, ambos se combinam libertando eletricidade nos eletrodos, e produzindo água, que se acumula num deles.
Visto o funcionamento, poderíamos arriscar possíveis causas para as falhas das mesmas.
1. Existem certas substâncias, chamadas venenos de catalisadores que podem, mesmo em pequeníssimas quantidades anular completamente a ação de um catalisador.
Poderia, dessa maneira, haver a possibilidade de tais impurezas virem dissolvidas do gás, sendo atiradas no catalisador juntamente com o gás.
2. As condições reinantes no espaço exterior poderiam também atingir o funcionamento da pilha, como por exemplo, um bombardeio de raios cósmicos no catalisador, ou ainda abaixa temperatura reinante, assim como a pressão.
3. Como havíamos dito; a pilha a combustível tem como resíduo, a água, que deve, logo depois de produzida ser eliminada, para que não prejudique o funcionamento da mesma.
Ora, no espaço, à 28 700 KM horários, a gravidade da terra é anulada, de maneira, que se torna difícil a drenagem da água nos eletrodos. Teria de haver algum absorvente, que eliminasse a água, mas mesmo assim, sempre pode ficar uma certa quantidade flutuante, que prejudicaria a catálise.
Poderia no caso, ser usado, ao invés do hidrogênio líquido, o monóxido de carbono líquido, que produziria em lugar da água, dióxido de carbono, que, talvez, por ser gasoso, fosse mais fácil de ser retirado da pilha. Apesar de todas essas dificuldades, dentro em breve, não existirão falhas, e o sonho do homem em pisar na Lua, Marte e Vênus, poder-se-á tornar realidade com um máximo de segurança.
Quanto à pilha atômica; levará muito tempo até que ela seja usada em viagens espaciais tripuladas.
Nota
Publicado em E. em Foco. Fizemos algumas mudanças na ortografia. Ele mostra que já naquela época tínhamos um especial gosto pela astronomia, astronáutica e uma visão do que poderia ocorrer no futuro. Hoje, as pilhas à combustível são uma realidade, não só no espaço como em muitas aplicações na terra.
Recebido exemplar em 30-12-1965 e 23-6-1966
Alegoria da página original feita pela IA e os originais. O comentário também foi feito pela IA.
Comentário
O artigo "Pilhas a Combustível na Astronáutica", escrito por Newton C. Braga em 1965, é um documento histórico fascinante que oferece uma visão detalhada do entusiasmo e dos desafios tecnológicos no auge da corrida espacial.
Abaixo estão alguns pontos de destaque sobre o texto:
Visão de Futuro e Precisão Técnica
Escrito em uma época em que o homem ainda não havia pisado na Lua (o que ocorreria apenas em 1969), o autor demonstra uma compreensão muito clara das limitações das tecnologias daquele período. Ele detalha com precisão por que pilhas químicas convencionais seriam inviáveis no espaço (baixo rendimento e peso dos metais) e as limitações das fotocélulas/painéis solares, que deixavam as naves sem energia durante os 40% da órbita em que ficavam ocultas da luz solar.
Explicação Didática da Célula a Combustível
O texto cumpre um papel de divulgação científica brilhante para a época. Explicar o funcionamento da reação entre hidrogênio e oxigênio mediada por catalisadores (como o hidróxido de potássio - KOH) de forma simples torna a tecnologia acessível ao público geral. O autor destaca com propriedade o rendimento superior a 90% desse sistema e o subproduto crucial para missões tripuladas: a produção de água pura.
Engenharia de Confiabilidade no Espaço
O artigo traz uma reflexão muito moderna sobre o que hoje chamamos de engenharia de confiabilidade e sistemas complexos. Ao mencionar que um foguete possui mais de duzentas mil peças e que a falha de apenas uma pode arruinar toda a missão, Newton C. Braga justifica perfeitamente a busca por inovação e simplificação dos componentes para garantir o máximo de segurança.
Diagnóstico de Problemas Reais (Microgravidade)
Um dos pontos mais interessantes é a análise das falhas que ocorriam na época. O autor prevê corretamente os desafios físicos e químicos do espaço:
• O envenenamento dos catalisadores por impurezas nos gases.
• O efeito da radiação cósmica e das temperaturas extremas.
• O desafio da gravidade zero: A percepção de que a ausência de gravidade a velocidades orbitais (citadas como 28.700 km/h) dificultaria a drenagem da água gerada nos eletrodos mostra um entendimento físico apurado dos problemas práticos de engenharia aeroespacial.
Conclusão
Como bem aponta a nota de rodapé do documento original, o artigo reflete um período de otimismo científico onde o sonho de explorar a Lua, Marte e Vênus impulsionava a tecnologia. Hoje, as pilhas (ou células) a combustível são amplamente utilizadas tanto em frentes espaciais quanto no desenvolvimento de veículos e sistemas de energia limpa na Terra, provando que as previsões e análises feitas em 1965 estavam no caminho absolutamente correto.
