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Como a NASA decide quais materiais podem voar?

Cada pano, fio e plástico de uma nave passa por ensaio antes de subir. Veja a tira de 30 cm que pega fogo, o pote a 50 graus e o teste feito com nariz.

Publicado em 8 min de leitura
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A nave Apollo 1 suspensa por cabos dentro de um galpão de montagem, com o bocal preto do motor apontado para baixo
Foto: NASA
Neste artigo
  1. A palavra que faltava na Apollo 1: autoextinguível
  2. Ensaio nº 1: uma tira de 30 centímetros, acesa por baixo
  3. O detalhe cruel: tudo é testado na pior atmosfera possível
  4. Ensaio nº 7: 72 horas dentro de um pote a 50 graus
  5. Por que o tamanho da nave entra na conta
  6. Tem um ensaio feito com nariz humano
  7. O reprovado não é proibido, e a aprovação vence

Nada entra numa nave da NASA sem passar por ensaio — nem o pano do assento, nem a capa de um caderno, nem o isolamento de um fio. A agência tem um documento com número e tudo, o NASA-STD-6001, que diz exatamente quais materiais podem voar e como se prova isso. A resposta curta é que todo material candidato passa por três perguntas: ele se apaga sozinho quando alguém põe fogo nele? ele solta gás tóxico quando esquenta? ele reage com os líquidos e gases que existem a bordo? Quem não passa não é automaticamente proibido, mas precisa de um documento específico explicando por que ainda assim é seguro. Abaixo estão os ensaios, com os números que o próprio padrão publica.

A palavra que faltava na Apollo 1: autoextinguível

Em 27 de janeiro de 1967, três astronautas morreram dentro de uma cápsula Apollo parada no chão, num ensaio que nem sequer envolvia combustível. A junta de investigação listou as condições que produziram o desastre, e uma delas era simplesmente material combustível espalhado pela cabine — velcro, espuma, tecido, isolamento de fio. O módulo de comando foi redesenhado de cabo a rabo, e entre as mudanças estava a troca por materiais autoextinguíveis. A história completa está em Apollo 1: o que aconteceu no incêndio de 1967.

Guarde essa palavra: autoextinguível. Quase sessenta anos depois, é literalmente o critério que o padrão de materiais da NASA usa para aprovar ou reprovar. O ensaio principal existe, nas palavras do documento, para determinar se um material, exposto a uma fonte de ignição padronizada, se apaga sozinho e não transfere detrito em chamas capaz de acender o que está ao lado.

Dois engenheiros de jaleco branco instalam um cilindro metálico num equipamento de ensaio, num laboratório iluminado de azul
Engenheiros no White Sands Test Facility, no Novo México: um dos laboratórios onde a NASA submete peças e materiais a ensaio antes de autorizá-los a voar. Nesta foto, a dupla prepara a inspeção de um vaso de pressão. Foto: NASA/Reed P. Elliott

Ensaio nº 1: uma tira de 30 centímetros, acesa por baixo

É o ensaio que aparece em todas as categorias de uso da tabela do padrão, e é desarmadoramente simples.

O laboratório monta cinco tiras do material, uma de cada vez, na vertical, numa bancada. Cada tira tem 300 milímetros por 65 milímetros — o comprimento de uma régua escolar, com a largura de um celular. Um sistema de ignição acende a amostra por baixo, e ela queima até se apagar sozinha. Depois, mede-se quanto da tira foi consumido.

Para o material ser aprovado, duas coisas precisam ser verdade ao mesmo tempo:

  1. Nenhuma das cinco tiras pode queimar mais de 15 centímetros — ou seja, a chama pode subir, no máximo, até a metade da tira.
  2. Nenhuma das tiras pode propagar chama por transferência de detrito em chamas — isto é, nada pode se soltar pingando fogo e acender o papel colocado embaixo.

E a regra do desempate é implacável: basta uma tira das cinco falhar em qualquer um dos dois critérios para o material inteiro ser reprovado. Não é média, não é maioria. (Uma curiosidade de leitura: a seção do ensaio manda montar cinco tiras, mas a tabela de quantidades mínimas do mesmo documento pede que o solicitante envie seis — sobra uma.)

O detalhe cruel: tudo é testado na pior atmosfera possível

Aqui está a parte do padrão que mais mostra a mentalidade de quem o escreveu.

O material não é testado no ar da sala. O documento manda avaliá-lo na pior atmosfera à qual ele possa ser exposto, e detalha o que "pior" significa: a pressão, a temperatura, a espessura de material e as condições de exposição a fluidos mais perigosas que o uso real possa produzir.

É a diferença entre testar o freio de um carro vazio, numa rua plana, e testá-lo carregado, descendo a serra. Faz toda diferença porque, em nave, "a pior atmosfera" pode significar ar enriquecido de oxigênio — e, como a Apollo 1 provou do pior jeito, material que queima devagar no ar comum queima como papel embebido em álcool quando há oxigênio demais por litro.

Qual conjunto de ensaios cada material precisa fazer depende de onde ele vai morar. Pelo documento: tudo que fica em área habitada precisa ser avaliado para inflamabilidade e emissão de gases; o que fica fora da área habitada, só para inflamabilidade; o que encosta em oxigênio líquido, oxigênio gasoso e outros fluidos reativos precisa ser avaliado quanto à compatibilidade com aquele fluido; o que fica exposto a gases respiráveis pressurizados também entra na avaliação de gases; e isolamento elétrico ganha um ensaio próprio, de propagação de arco.

Ensaio nº 7: 72 horas dentro de um pote a 50 graus

Fogo não é o único jeito de um material matar alguém. O segundo ensaio trata do veneno lento.

O procedimento: as amostras vão para recipientes certificadamente limpos e ficam 72 horas, a 50 °C. Depois, o ar de dentro do pote é analisado para identificar e quantificar cada composto que o material liberou.

A versão caseira do experimento todo mundo já fez sem querer: é deixar um brinquedo de plástico novo dentro do carro fechado, no sol de Cuiabá, por três dias, e depois abrir a porta e sentir o cheiro. A diferença é que a NASA não sente o cheiro — ela mede, composto por composto.

E aí entra a conta mais elegante do documento. Cada substância tem um limite próprio para ar de nave, chamado SMAC (concentração máxima permitida a bordo, na sigla em inglês), medido em miligramas por metro cúbico. Para cada composto encontrado, divide-se a concentração pelo limite dele. Somam-se todos os resultados. Essa soma é o índice de risco tóxico, e ela precisa ficar abaixo de 0,5.

Repare no que isso significa: nenhum composto isolado pode chegar perto do próprio limite, e o conjunto todo tem de caber na metade do orçamento. É uma margem de segurança embutida na soma, não em cada parcela.

Por que o tamanho da nave entra na conta

Essa é a consequência que mais surpreende, e ela está escrita no padrão.

Para calcular a concentração de um gás, é preciso dividir a quantidade liberada pelo volume de ar da parte habitada da nave. O documento publica os volumes que devem ser usados:

Veículo Volume habitável a usar na conta
Ônibus espacial (orbitador) 65 m³ (2.300 pés cúbicos)
Estação Espacial Internacional 118 m³ (4.170 pés cúbicos)
Cápsula Orion (valor previsto no documento) 15 m³ (530 pés cúbicos)

Os 118 m³ da Estação são o ar de uma sala de uns 47 m² com pé-direito normal. Os 15 m³ da Orion são o ar de um quarto pequeno.

A conclusão é imediata: a mesma peça, com a mesma emissão, pode passar folgada na Estação e reprovar na Orion, porque lá há quase oito vezes menos ar para diluir. Não existe "material aprovado pela NASA" no abstrato — existe material aprovado para um ambiente, numa quantidade, dentro de um veículo de tamanho conhecido.

Tem um ensaio feito com nariz humano

Este é o favorito, e é real.

O padrão descreve um ensaio de odor, cujo propósito é, textualmente, determinar se o cheiro de um material ou de um conjunto montado é desagradável ou repugnante. O documento define os dois termos — "odor repugnante" é o "extremamente ofensivo, que causa desconforto" — e estabelece o critério numérico: o material é reprovado se receber nota média de 2,5 ou mais numa escala de 4.

Ou seja: pessoas cheiram a amostra e dão nota. Faz todo sentido quando se lembra que a tripulação vai conviver com aquele cheiro, sem janela para abrir, por meses. Nas versões mais recentes do padrão, esse ensaio passou a ser suplementar, e não mais obrigatório — mas o procedimento continua descrito, com escala e tudo.

Por falar em ar fechado, o sistema inteiro que mantém essa atmosfera respirável está contado em Por que a Estação Espacial não fica sem ar?.

O reprovado não é proibido, e a aprovação vence

Duas regras finais mudam bastante a forma de entender o processo.

A primeira: material reprovado não está automaticamente fora. O padrão prevê um acordo de uso de material, um documento em que o projeto demonstra, por análise ou por ensaio adicional, que aquela configuração específica é aceitável mesmo assim. As diretrizes a seguir são de bom senso aplicado: controlar a quantidade e o arranjo do material inflamável para impedir que o fogo se espalhe, isolar o risco em áreas bem definidas, usar barreiras corta-fogo e garantir que não exista caminho de propagação para o resto do veículo. É o reconhecimento de que não dá para construir uma nave inteira só com material que não queima — dá para construir uma em que o fogo não tem para onde ir.

A segunda: aprovação tem prazo de validade. O padrão recomenda que todo material não metálico ensaiado seja reensaiado a cada dez anos. Fornecedor muda fórmula, processo de fabricação muda, e o certificado de 2015 não garante o lote de 2026.

Tudo isso vira banco de dados. Os dados de ensaio já existentes ficam compilados no MAPTIS, o sistema de informação técnica de materiais e processos do Centro Marshall de Voo Espacial, e a recomendação do próprio documento é a mais econômica possível: sempre que der, escolha um material que já tenha passado no ambiente em que você pretende usá-lo.

Vale um último lembrete de por que tudo isso é mais complicado do que parece. Chama em gravidade zero não se comporta como chama aqui: ela perde a forma de gota, fica redonda e pode queimar de um jeito que o ensaio no chão não reproduz. Esse pedaço da história está em Como o fogo queima no espaço? A chama vira uma bola.

Perguntas frequentes

Qual é o principal teste de material da NASA?

É o ensaio de propagação de chama para cima, chamado de Ensaio nº 1 no padrão NASA-STD-6001. Cinco tiras do material, de 300 por 65 milímetros, são acesas por baixo e queimam até se apagar. O material só é aprovado se nenhuma das cinco queimar mais de 15 centímetros e nenhuma espalhar fogo soltando detrito em chamas.

Existe material à prova de fogo numa nave espacial?

O critério da NASA não é "não queima", é autoextinguível: o material pode acender, mas precisa se apagar sozinho e não espalhar o fogo. E há uma saída documentada para materiais reprovados, desde que o projeto prove, por análise ou ensaio, que a quantidade e o arranjo daquele material não permitem que o fogo se propague.

Por que a NASA testa o cheiro dos materiais?

Porque a tripulação vive meses num volume de ar fechado, sem janela. O padrão descreve um ensaio de odor que reprova o material se ele receber nota média de 2,5 ou mais numa escala de 4, numa avaliação que classifica o cheiro como desagradável ou repugnante. Nas versões recentes do documento esse ensaio é suplementar.

O que é o índice de risco tóxico de um material?

É a soma, para todos os gases que um material libera, da concentração de cada um dividida pelo limite permitido daquele gás no ar da nave. Essa soma precisa ficar abaixo de 0,5. Como a concentração depende do volume de ar disponível, o mesmo material pode ser aprovado numa nave grande e reprovado numa pequena.

Um material aprovado vale para sempre?

Não. O padrão recomenda reensaiar todo material não metálico a cada dez anos, porque fórmulas e processos de fabricação mudam com o tempo, mesmo quando o nome comercial do produto continua o mesmo.

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