A Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) e a Honda R&D Co., Ltd. (Honda) acabam de anunciar um plano de estudo conjunto de viabilidade do “sistema circulante de energia renovável” no espaço, projetado para fornecer oxigênio, hidrogênio e eletricidade para estações e veículos espaciais.
A JAXA e a Honda estão realizando uma pesquisa conjunta sobre esse sistema com o objetivo de criar um ambiente no espaço onde as pessoas possam permanecer e conduzir atividades por um período maior.
Além de água e alimentos, as pessoas precisam de oxigênio, bem como hidrogênio para a finalidade de combustível e geração de eletricidade para diferentes atividades no espaço. Uma das soluções para obtê-los sem reabastecimento da Terra é a criação de um sistema circulante de energia renovável, combinando um sistema de eletrólise de água sob alta pressão diferencial, para produção de oxigênio e hidrogênio através da energia solar, e um sistema celular de combustível para gerar eletricidade e água a partir de oxigênio e hidrogênio.
Com base nesse conceito, em novembro de 2020, a JAXA e a Honda assinaram um acordo de pesquisa conjunta de três anos para realizar pesquisas sobre o sistema circulante de energia renovável para uso na Plataforma Orbital Lunar (Gateway) e na superfície da Lua, utilizando as tecnologias de eletrólise de água sob alta pressão diferencial e células de combustível da Honda.
Nessa pesquisa conjunta, enquanto a JAXA desenvolve as condições de estudo baseadas nos cenários e requisitos das missões relacionadas à produção de oxigênio no Gateway e no fornecimento de eletricidade para veículos na superfície lunar com base em investigações anteriores, a Honda realiza estudos tecnológicos para concretizar as missões e cenários definidos pela JAXA.
Ao longo do ano fiscal atual (com início em abril de 2021 e término em março de 2022), a JAXA e a Honda, utilizando protótipos, iniciarão o estudo de viabilidade abordando as questões sobre tecnologias dos componentes do sistema circulante de energia renovável, identificadas pela pesquisa do ano anterior. A JAXA e a Honda planejam reproduzir os resultados do estudo deste ano sobre a viabilidade do sistema no próximo ano fiscal (com início em abril de 2022 e término em março de 2023).
Comentários de executivos da JAXA e da Honda:
SASAKI Hiroshi, Vice-Presidente e Diretor Geral da JAXA para Voos Espaciais Tripulados
Diretoria de Tecnologia:
“Com base na decisão do governo japonês em participar do programa Artemis, a JAXA está trabalhando no desenvolvimento de missões e estudos de um sistema para ampla exploração lunar. Oxigênio, hidrogênio e eletricidade são essenciais para atividades humanas no espaço. O sistema circulante de energia renovável nos permitirá atender esses requisitos no espaço, sem depender de reabastecimento da Terra. Espera-se que isso expanda significativamente nossas atividades no espaço. Queremos fazer um progresso constante nesse estudo, aproveitando os respectivos pontos fortes da Honda e da JAXA.”
TAKEISHI Ikuo, Diretor de Operações, Excelência em Pesquisa Inovadora, Unidade de Energia e Energia, Honda R&D Co., Ltd.:
“A Honda busca concretizar uma sociedade satisfeita e sustentável, e servir as pessoas em todo o mundo com a missão de expandir o potencial de suas vidas, em terra, no mar, nos céus e no espaço. Por meio dessa pesquisa conjunta, estamos assumindo o desafio de aproveitar todas as tecnologias que obtivemos até agora, e expandir a esfera da habitação humana para o espaço, de forma a expandir o potencial humano.
Além disso, uma vez que o sistema de energia renovável circulante contribuirá significativamente para a neutralização do carbono, iremos refinar nossas tecnologias no ambiente espacial e otimizar nossas realizações de volta à Terra.”
Sobre o Sistema Circulante de Energia Renovável:
O sistema circulante de energia renovável combina um sistema de eletrólise de água sob alta pressão diferencial e um sistema celular de combustível, desenvolvido para produção contínua d oxigênio, hidrogênio e eletricidade a partir da energia solar e da água.
Mais especificamente, o sistema de eletrólise de água sob alta pressão diferencial aproveita energia solar na eletrólise da água para a produção de oxigênio e hidrogênio. O oxigênio será consumido pelas pessoas nas estações espaciais, e o hidrogênio será utilizado como combustível para os módulos de transferência baseados na lua.
O oxigênio e o hidrogênio também serão utilizados pelo sistema celular de combustível para gerar eletricidade para as estações e veículos na superfície lunar.
O sistema de eletrólise de água sob alta pressão diferencial desenvolvido pela Honda não requer um compressor de hidrogênio, o que o torna leve e compacto, contribuindo para redução de volume e massa, um grande desafio no transporte espacial.
A Honda vem trabalhando em pesquisa e desenvolvimento de tecnologias de hidrogênio há vários anos. Em 2002, a Honda se tornou a primeira empresa do mundo a iniciar as vendas de veículos de locação com células de combustível.
Além disso, a Honda está desenvolvendo e implementando estações de hidrogênio inteligentes com seus sistemas de eletrólise de água sob alta pressão diferencial. Juntamente com a JAXA, a Honda buscará um sistema circulante de energia renovável através de tecnologias de hidrogênio já desenvolvidas pela Honda.
Exploração Espacial Internacional e Cenários de Exploração Lunar
A expansão das atividades humanas na Lua e depois em Marte requer planos de exploração espacial sustentáveis e viáveis. No início dos anos 2000, os EUA e outros parceiros internacionais começaram a discutir planos de exploração espacial tripulada.
Em 2018, o 2º Fórum Internacional de Exploração Espacial (ISEF2)*1 organizado pelo Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia (MEXT) do Japão, com a participação de representantes de mais de 40 países e organizações, confirmou que as explorações da Lua, de Marte e do sistema solar são objetivos amplamente compartilhados, e que a exploração sustentável é essencial.
O Grupo de Coordenação de Exploração Espacial Internacional (ISECG)*2, cujos membros no momento incluem 26 agências espaciais, está discutindo um plano para exploração espacial coordenada internacionalmente. A JAXA conduz estudos permanentes quanto aos cenários para exploração espacial internacional, em conjunto com as discussões no ISECG.
Em outubro de 2019, o Governo do Japão decidiu participar do programa Artemis, um programa de exploração espacial internacional proposto pelos EUA, iniciando a coordenação para a participação japonesa.
Nessa política governamental, a JAXA vem conduzindo pesquisas e desenvolvimento com os seguintes objetivos: 1) oferecer tecnologias e equipamentos especializados no Japão para a Plataforma Orbital Lunar (Gateway), concebida para futura exploração de Marte e além, e 2) reabastecimento do Gateway através de veículo totalmente novo (HTV-X, baseado no Veículo de Transferência H-II (HTV) para reabastecimento da Estação Espacial Internacional).
Na superfície lunar, a JAXA pretende contribuir com o desenvolvimento de uma base para exploração sustentável, ou Smart Lander for Investigating Moon (SLIM), demonstrando uma técnica de pouso mais precisa (programada para JFY2022), e a missão de exploração polar lunar, visando a distribuição de água naquela região (programada para JFY2023).
Além disso, a JAXA está conduzindo pesquisas em um veículo tripulado pressurizado como meio de transporte, em apoio à exploração da superfície lunar até o final da década de 2020 e além.
