Coletor de luz ultravioleta solar para irradiação germicida na lua

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 8326 (2023) Citar este artigo

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Missões tripuladas prolongadas na Lua são previstas como uma porta de entrada para Marte e a colonização de asteroides nas próximas décadas. Os riscos à saúde relacionados à longa permanência no espaço têm sido parcialmente investigados. Perigos devido a contaminantes biológicos transportados pelo ar representam um problema relevante em missões espaciais. Uma possível forma 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 atinge a 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 ​​por meio 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 cujo objetivo é coletar a radiação solar Ultravioleta e usá-la como fonte para desinfetar o ar recirculante dos postos humanos. As posições mais favoráveis ​​para colocar esses coletores são sobre os picos dos pólos da Lua, 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 de pouso candidatas perto do Pólo Sul lunar para as missões Artemis. Outra vantagem da Lua é sua baixa inclinação em relação à eclíptica, o que mantém a altitude aparente do Sol dentro de uma faixa angular reduzida. Por esta razão, a radiação solar ultravioleta pode ser coletada através de um coletor de rastreamento solar simplificado ou mesmo um coletor estático e usada para desinfetar o ar reciclado. Simulações fluidodinâmicas e ópticas foram realizadas para apoiar a ideia proposta. As taxas de inativação esperadas para alguns patógenos aéreos, comuns ou encontrados na Estação Espacial Internacional, são relatadas e comparadas com a eficiência do dispositivo proposto. 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 um futuro próximo envolvem trazer os humanos de volta à superfície da Lua. Em particular, o programa Artemis da NASA visa 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 levar humanos a Marte: os experimentos que serão realizados na Lua são, em parte, para apoiar futuras missões a Marte. A longa duração e a exploração do voo espacial humano representam muitos desafios significativos, expondo os astronautas a ambientes com riscos incertos e desconhecidos para sua saúde. Perigos potenciais biológicos, químicos e físicos são colocados em cada fase de uma missão3,4,5,6. Atualmente, a Estação Espacial Internacional (ISS), com funcionários contínuos desde que a primeira tripulação residente entrou na instalação em 2 de novembro de 2000, é o único ambiente orbital de vida e trabalho fora da atmosfera da Terra. Estudos realizados dentro 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 para os próximos anos10. Publicações de outras espaçonaves de curto prazo, como o Ônibus Espacial, estão disponíveis8,11 Entre as considerações de saúde, os riscos são apresentados pela exposição a contaminantes ambientais, biológicos e químicos transportados pelo ar a bordo da espaçonave, que podem ser os mesmos dentro dos módulos habitáveis ​​da futura Lua. Os contaminantes biológicos podem estar relacionados a infecções, alergias e efeitos tóxicos. Apesar da maioria dos microrganismos não ameaçar a saúde humana e provavelmente desempenhar um papel essencial (por exemplo, remediação de resíduos, purificação de água e ar, fontes de alimento 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 microorganismos13,14,15.