Coletor solar de luz ultravioleta para irradiação germicida na lua

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 8326 (2023) Citar este artigo

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Missões prolongadas com tripulação humana na Lua estão previstas como uma porta de entrada para Marte e para a colonização de asteróides nas próximas décadas. Os riscos para a saúde relacionados com a permanência prolongada no espaço foram parcialmente investigados. Os perigos devidos a contaminantes biológicos transportados pelo ar representam um problema relevante em missões espaciais. Uma forma possível de realizar a inativação de patógenos é empregando a menor faixa de comprimento de onda da radiação ultravioleta solar, a chamada faixa germicida. Na Terra, é totalmente absorvido pela atmosfera e não chega à superfície. No espaço, esse componente solar ultravioleta está presente e a irradiação germicida eficaz para a inativação de patógenos transportados pelo ar pode ser alcançada dentro de postos avançados habitáveis ​​através de uma combinação de revestimento interno altamente reflexivo e geometria otimizada dos dutos de ar. O Coletor Solar de Luz Ultravioleta para Irradiação Germicida na Lua é um projeto que tem como objetivo coletar a radiação solar Ultravioleta e utilizá-la como fonte para desinfetar o ar recirculado dos postos avançados humanos. As posições mais favoráveis ​​para colocar esses coletores são sobre os picos dos pólos lunares, que têm a particularidade de estarem expostos à radiação solar na maior parte do tempo. Em agosto de 2022, a NASA comunicou ter identificado 13 regiões candidatas de pouso perto do Pólo Sul lunar para missões Artemis. Outra vantagem da Lua é a sua baixa inclinação em relação à eclíptica, o que mantém a altitude aparente do Sol dentro de uma faixa angular reduzida. Por este motivo, a radiação solar Ultravioleta pode ser coletada através de um coletor de rastreamento solar simplificado ou mesmo de um coletor estático e utilizada para desinfetar o ar reciclado. Simulações dinâmicas de fluidos e ópticas foram realizadas para apoiar a ideia proposta. As taxas de inativação esperadas para alguns patógenos transportados pelo ar, comuns ou encontrados na Estação Espacial Internacional, são relatadas e comparadas com a eficiência proposta do dispositivo. Os resultados mostram que é possível usar a radiação solar ultravioleta diretamente para a desinfecção do ar dentro dos postos lunares e proporcionar um ambiente de vida saudável aos astronautas.

Os programas de exploração espacial para o futuro próximo envolvem trazer os humanos de volta à superfície da Lua. Em particular, o programa Artemis da NASA pretende levar a primeira mulher e o próximo homem à Lua até 2024, para a primeira missão de longo prazo1. Uma meta estabelecida para diferentes agências e organizações é colonizar a Lua e construir postos avançados na superfície lunar2. A longo prazo, o objetivo é transportar humanos para Marte: as experiências que serão realizadas na Lua são, em parte, para apoiar futuras missões a Marte. A longa duração e a exploração dos voos espaciais humanos colocam muitos desafios significativos, expondo os astronautas a ambientes com riscos incertos e desconhecidos para a sua saúde. Riscos potenciais biológicos, químicos e físicos são colocados em cada fase de uma missão3,4,5,6. Actualmente, a Estação Espacial Internacional (ISS), com pessoal contínuo desde que a primeira tripulação residente entrou nas instalações em 2 de Novembro de 2000, é o único ambiente orbital de vida e de trabalho fora da atmosfera da Terra. Estudos realizados no interior da ISS referem-se a potenciais riscos à saúde durante voos espaciais7,8,9. Publicações e relatórios de experimentos a bordo da estação espacial chinesa Tiangong, tripulada desde 2021, são esperados nos próximos anos10. Estão disponíveis publicações de outras naves espaciais de curto prazo, como o vaivém espacial8,11. Entre as considerações de saúde, os riscos são colocados pela exposição a contaminantes ambientais, biológicos e químicos transportados pelo ar a bordo de naves espaciais, que podem ser os mesmos dentro dos módulos habitáveis ​​da futura Lua. Contaminantes biológicos podem estar relacionados a infecções, alergias e efeitos tóxicos. Apesar da maioria dos microrganismos não ameaçar a saúde humana e provavelmente desempenharem um papel essencial (por exemplo, remediação de resíduos, purificação da água e do ar, fontes de alimentos em missões de longo prazo), os microrganismos podem produzir efeitos adversos na saúde dos membros da tripulação, devido em particular à deficiência do sistema imunológico dos astronautas12 e alterações das características moleculares e bioquímicas dos microrganismos13,14,15.