Ferramenta chamada SAFS simplifica método centenário usado para estudar fluxo de ar em aviões e foguetes
Durante décadas, engenheiros aeroespaciais enfrentaram um desafio complexo: “fotografar” o vento. Entender como o ar se movimenta é essencial para desenvolver aeronaves mais seguras e eficientes, mas o elemento é naturalmente invisível aos olhos humanos.
Isso acontece porque o ar é transparente à luz visível, ou seja, não reflete a luz da mesma forma que objetos sólidos. Por essa razão, cientistas não conseguem observar diretamente o fluxo de ar ao redor de aviões ou foguetes. Em vez disso, eles analisam mudanças na densidade do ar.
Historicamente, pesquisadores da NASA utilizam uma técnica chamada Schlieren — termo alemão que significa “estrias” ou “listras”. O método, desenvolvido no século 19 pelo físico August Toepler, permite tornar visíveis as perturbações no ar a partir de um fenômeno óptico conhecido como refração.
O princípio é relativamente simples: quando um feixe de luz atravessa uma região com variações de densidade — provocadas por calor ou ondas de choque —, ele se curva levemente. Esse desvio cria áreas mais claras ou escuras nas imagens captadas por câmeras, revelando padrões do fluxo de ar. O efeito é semelhante ao tremular das ondas de calor sobre o asfalto quente em dias de verão.
Apesar de fascinante, o sistema tradicional é extremamente sensível. A montagem pode levar dias ou semanas e exige alinhamento preciso de espelhos, lentes e de um componente chamado “knife-edge”, uma lâmina metálica com borda extremamente afiada posicionada diante da câmera. Pequenas vibrações, mudanças de temperatura ou até um esbarrão na mesa podem desalinhar todo o sistema.
Essa complexidade acabou se tornando um obstáculo para pesquisas aeroespaciais, especialmente em túneis de vento, onde equipamentos caros podem ficar parados por longos períodos durante a preparação do experimento.
Em 2020, dois engenheiros do Centro de Pesquisa Langley da NASA, Brett Bathel e Joshua Weisberger, desenvolveram uma solução que moderniza essa técnica histórica.
Eles criaram o Self-Aligned Focusing Schlieren (SAFS), um sistema que utiliza polarização da luz — tecnologia semelhante à usada em óculos de sol — para simplificar drasticamente o processo de visualização do fluxo de ar.
Na prática, o SAFS utiliza uma tela com linhas, semelhante a um código de barras iluminado, posicionada atrás do objeto em teste, como a asa de um avião em um túnel de vento. A luz reflete nessa grade, atravessa o ar e entra na câmera.
Dentro do módulo acoplado à câmera, cristais especiais chamados birrefringentes dividem a luz em duas imagens ligeiramente deslocadas. Um filtro polarizador faz essas imagens interagirem. Onde o ar está estável, a luz passa de maneira uniforme; já em regiões de turbulência ou ondas de choque, a densidade altera o caminho da luz, criando padrões de sombra e brilho que revelam o movimento do ar.
O sistema é autoalinhado, o que elimina grande parte da complexidade das montagens tradicionais. Além disso, a tecnologia é compacta, mais barata e fácil de operar.
A inovação foi reconhecida pela agência espacial como a Government Invention of the Year 2025. Em comunicado, Bathel destacou o impacto da descoberta. Segundo ele, quando pesquisadores conseguem observar o movimento do ar com maior precisão, isso contribui diretamente para o desenvolvimento de aeronaves mais eficientes e para voos mais seguros.
