Bateria atômica para naves espaciais fica melhor com escuterudita

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/10/2016

Os novos termopares substituirão os atuais, mantendo todo o projeto dos geradores de radioisótopos já em uso, o que irá acelerar o uso da nova tecnologia.
[Imagem: NASA/JPL-Caltech]

Geradores atômicos

Agora que as viagens interestelares e a exploração de luas distantes do Sol começaram a ser levadas a sério, pesquisadores da NASA estão trabalhando em novos tipos de geradores que possam suprir energia para naves que não possam contar com a energia solar para alimentar seus equipamentos.

E eles descobriram que um material natural com nome estranho - escuterudita - pode dar um novo impulso às chamadas "baterias nucleares", um meio caminho entre uma bateria e um reator nuclear.

Várias sondas espaciais usam esses "Geradores Termoelétricos de Radioisótopos", nos quais substâncias radioativas como o plutônio-238 geram calor naturalmente conforme decaem, transformando-se em outros elementos. Esse calor é então usado para gerar eletricidade para os equipamentos da nave.

Sistema termoelétrico

A equipe do Laboratório de Propulsão a Jato de Pasadena descobriu que as escuteruditas permitem construir um gerador de radioisótopos que gera 25% mais energia do que o utilizado pelo robô Curiosity.

Além disso, como esses minerais se degradam naturalmente de forma mais lenta, isso significa que as naves e robôs espaciais poderão contar com pelo menos 50% mais potência no final da vida útil do gerador, estimada em 17 anos.

"Contar com um sistema termoelétrico mais eficiente significa que nós precisaremos usar menos plutônio. Nós poderemos ir mais longe, por mais tempo e fazer mais [experimentos]," disse Sabah Bux, membro da equipe.

Já existem também experimentos com baterias nucleares à base de água.
[Imagem: Kim, Kwon - 10.1038/srep05249]

Escuteruditas

As escuteruditas são minerais sulfurosos, com fórmula geral (Co,Ni,Fe)As_2-3.

Elas conduzem eletricidade como os metais, mas se aquecem lentamente, como o vidro, quando então geram quantidades mensuráveis de eletricidade, o que as torna muito promissoras para uso em materiais termoelétricos.

"Nós precisamos de compostos de alta temperatura, com a melhor combinação de propriedades elétricas e de transferência de calor. As escuteruditas, com suas estruturas complexas compostas de átomos pesados, como o antimônio, nos permitem fazer isto," disse Bux.

Este é o protótipo de uma pequena baterias nucleares miniaturizada, para uso em aparelhos portáteis.
[Imagem: University of Missouri]

Termopares

A equipe agora está trabalhando para transformar as escuteruditas em termopares, um dispositivo que gera eletricidade a partir de uma diferença de temperatura entre seus componentes - o gerador de radioisótopos do Curiosity usa 768 termopares.

Em comparação com outros materiais, as escuteruditas precisam de uma diferença de temperatura menor para produzir a mesma energia, o que as torna mais eficientes.

A expectativa é que esses minerais estejam a bordo dos novos geradores de radioisótopos que alimentarão as sondas espaciais lançadas a partir de 2018.