As propriedades mecânicas das cascas de ovos inspiram projetos destinados a proteger naves espaciais de nova geração contra colisões com detritos espaciais. O estudo que Pedro Reis, do MIT, coassinou em 2012 havia revelado a relação entre a geometria oval do ovo e sua rigidez. Reis também recorreu a um experimento de caminhar sobre caixas de ovos sem quebrá-los: as extremidades estreitas e mais resistentes às rachaduras dos ovos devem estar voltadas para cima, o peso deve ser distribuído por toda a superfície e nenhum ovo deve ser submetido a uma carga excessiva. É necessária uma força de aproximadamente 5.5 libras para quebrar um ovo; no entanto, o resultado depende da direção da força e de sua distribuição sobre a casca.
A resistência da casca do ovo às rachaduras resulta da incorporação de cristais de carbonato de cálcio em uma matriz proteica e de seu reforço por uma fina membrana interna de colágeno. O setor aeroespacial usou essa estrutura como modelo nas análises de falhas relacionadas às carcaças metálicas de aeronaves nos períodos de 1950s e 1960s. O estudo de Reis de 2012 corroborava a visão generalizada de que era mais seguro deixar o ovo na posição vertical. No entanto, a equipe de Tal Cohen, do MIT, constatou que, em situações nas quais a absorção de energia é crítica, ovos posicionados horizontalmente podem absorver mais energia e sofrer maior compressão sob a mesma força. Nos experimentos, os ovos horizontais deixados cair da mesma altura racharam com menos frequência do que os verticais.
Essas descobertas também foram aplicadas aos estudos de proteção contra detritos espaciais. De acordo com o relatório da NASA de 2021, existem cerca de 34.000 objetos maiores que 10 centímetros, cerca de 900.000 entre 1 cm e 10 cm e cerca de 128 milhões menores que 1 cm em órbita próxima à Terra. Até mesmo partículas pequenas podem danificar espaçonaves devido às suas altas velocidades. Os escudos Whipple usados nas espaçonaves têm como objetivo fragmentar as partículas e distribuir a energia do impacto por uma área maior.
Os pesquisadores compararam, por meio de simulações e experimentos com armas leves de gás, projetos impressos em 3D compostos por placas de alumínio, esferas de alumínio cheias de água posicionadas entre as placas e estruturas em formato de casca de ovo preenchidas com água. O projeto mais bem-sucedido reduziu a velocidade dos projéteis em quase 65%, enquanto as placas de alumínio sozinhas reduziram-na em 51%. Na configuração mais eficaz, os ovos estavam na vertical e suas extremidades estreitas tocavam a placa superior. Embora os resultados sejam promissores, são necessários mais experimentos para aprimorar o projeto. O estudo foi publicado no Journal of Applied Physics, em 2026; DOI: 10.1063/5.0324502.
Por que isso é importante
Os resultados mostram que, nos escudos de espaçonaves, não apenas a resistência do material é determinante, mas também a forma como a energia do impacto é distribuída dentro da estrutura. Essa abordagem acrescenta uma opção diferente ao princípio de fragmentação das partículas adotado pelos atuais escudos Whipple, utilizando camadas preenchidas com água e com geometria de ovo. O tema interessa especialmente aos projetistas de espaçonaves e aos estudos de segurança orbital afetados pelo risco causado pelas altas velocidades de pequenas partículas. No entanto, permanece em aberto como a redução da velocidade observada nos experimentos será mantida em condições espaciais reais e em diferentes direções de colisão; o fato de os pesquisadores afirmarem que são necessários mais experimentos mostra que o projeto ainda não foi validado como um escudo viável. A diferença entre a disposição horizontal e a vertical também pode alterar as decisões de projeto, dependendo de o objetivo da proteção ser a absorção de energia ou a redução da transferência do impacto.