“Sempre amei o espaço, desde que me lembro”, diz Palak Patel, aluna do sexto ano do doutorado em Engenharia Mecânica (MechE) do MIT. Quando criança, ela “devorava” livros sobre planetas do sistema solar, e seus pais incentivaram seu crescente interesse pelo espaço por meio de visitas a observatórios, museus aeroespaciais e centros da NASA. Passar tempo com seu avô, que supervisionava a divisão de proteção radiológica do Centro de Pesquisa Atômica Bhabha, na Índia, também a marcou profundamente.

Atualmente, Patel se especializa no desenvolvimento de materiais avançados que podem transformar o futuro dos voos espaciais tripulados. "Minha pesquisa busca, fundamentalmente, descobrir como manter os astronautas seguros no espaço", afirma. Desde a criação de nanocompósitos com proteção contra radiação até o treinamento como astronauta em escala real, ela está na vanguarda de um trabalho que conecta a nanoescala à escala interplanetária.

Nascida nos Estados Unidos, ela se mudou para a Índia aos 13 anos. Como estudante de engenharia mecânica, dedicou-se intensamente à pesquisa. Patel estagiou na Organização Indiana de Pesquisa Espacial (ISRO) durante seu último ano de faculdade, onde se sentiu atraída pelos desafios da fabricação de componentes para o setor espacial. "É uma das poucas áreas em que tudo precisa ser realmente preciso, limpo e perfeito", afirma.

Após a formatura, ela ingressou em uma empresa que fabricava componentes para missões da ISRO como engenheira de projetos. Ela era responsável por estabelecer uma instalação e um procedimento operacional padrão para a fabricação de curvas e torções retangulares de alumínio para guias de onda de satélites — um processo que ela havia ajudado a ISRO a desenvolver e otimizar como estagiária. A experiência consolidou seu interesse em pesquisa espacial — e a motivou a se candidatar ao MIT. "Eu queria algo um pouco mais técnico, um pouco mais voltado para pesquisa", diz ela.

No MIT, Patel juntou-se ao laboratório de Brian Wardle no Departamento de Aeronáutica e Astronáutica (AeroAstro). Ela se especializa na síntese de nanotubos e na fabricação de nanocompósitos multifuncionais — minúsculas estruturas cilíndricas com núcleos ocos, conhecidas por sua notável resistência e versatilidade.

Para seu mestrado, ela usou sua experiência em engenharia mecânica para integrar nanotubos em materiais aeroespaciais já existentes. “Os aviões modernos são compostos por mais de 50% de materiais compósitos — fibra de vidro, carbono, compósitos de fibra”, explica. “Inserir nanotubos de carbono em compósitos existentes pode melhorar suas propriedades mecânicas e adicionar multifuncionalidade.”

Além do reforço estrutural, os nanotubos proporcionam funcionalidades adicionais. Por exemplo, a integração de nanotubos em materiais compósitos permite que as asas de aviões resistam à formação de gelo, prolongando a duração dos voos. Os materiais também podem ajudar a detectar fissuras antes que ocorram falhas catastróficas.

Após concluir seu mestrado, Patel decidiu que queria se concentrar especificamente em aplicações espaciais, então Wardle a conectou com colegas da NASA. Uma delas, Valerie Wiesner — cientista da NASA que mais tarde se tornaria sua mentora de pesquisa — apresentou a Patel os nanotubos de nitreto de boro, que possuem um superpoder diferente: blindagem contra radiação.

A radiação ionizante é um dos maiores obstáculos às viagens espaciais. Quando a radiação espacial atinge o alumínio usado na maioria das espaçonaves, pode criar nêutrons secundários perigosos — um sério risco para os humanos a bordo. "Não é possível viajar com segurança para Marte com os materiais de última geração disponíveis atualmente", afirma Patel.

Os nanotubos de nitreto de boro oferecem uma maneira leve e de alto desempenho de bloquear essa radiação sem comprometer a integridade mecânica. E graças a um processo inovador desenvolvido no laboratório de Wardle, Patel consegue sintetizá-los em concentrações muito além dos limites anteriores da NASA — até 50% em peso, em comparação com 5 a 10% em compósitos anteriores.

Esse tipo de trabalho exige uma combinação incomum de disciplinas, e Patel atribui sua formação sólida aos cursos que fez no MIT. “Quando você pensa em manufatura em grande escala, pensa: ‘Eu poderia simplesmente descobrir como cortar isso’. Mas, em escala micro e nano, você não pode simplesmente pegar uma faca e cortar nada. É preciso pensar em métodos químicos, síntese e processos em escala atômica.”

A pesquisa de Patel lhe rendeu uma prestigiosa bolsa de estudos do Programa de Oportunidades de Pesquisa para Pós-Graduados em Tecnologia Espacial da NASA, que lhe permite testar regularmente seus materiais em diversas instalações da NASA. "O MIT é o único lugar onde você pode sintetizar esses nanotubos da maneira que fazemos", diz ela. "Obtivemos alguns resultados que parecem ótimos."

Em maio de 2025, Patel participou de um voo em microgravidade para avaliar a viabilidade da fabricação desses materiais no espaço. A missão foi um sucesso: os nanotubos que ela fabricou já chegaram à Estação Espacial Internacional (ISS).

Além de sua pesquisa principal sobre nanotubos de nitreto de boro, Patel também participa de competições da NASA voltadas para a solução de desafios práticos da exploração espacial. Seu primeiro projeto envolveu o desenvolvimento de um sistema para perfurar as superfícies lunares e marcianas a fim de extrair água, utilizando suas habilidades práticas de engenharia. Essas competições não apenas lhe proporcionaram experiência prática, mas também abriram caminho para novas colaborações com cientistas da NASA.

Patel também participou de uma missão análoga com sede na Suíça, chamada Asclepios III , atuando como CAPCOM (comunicadora da cápsula) para a equipe de astronautas análogas. A missão de 14 dias incluiu treinamento em ambiente extremo. "Fizemos minivoos parabólicos para experimentar a microgravidade em um avião, o que é realmente incrível. E foi na Itália, sobre os Alpes, o que tornou tudo ainda melhor!", conta ela.

Quando não está na NASA, Patel divide seu tempo entre os departamentos de Engenharia Aeroespacial e Engenharia Mecânica — e entre seu trabalho de laboratório e seus hobbies. A maioria de suas atividades extracurriculares envolve seus amigos, seja em noites de pintura (pintar planetas de forma abstrata é um de seus temas favoritos), jogando futebol ou explorando a natureza, especialmente esquiando, fazendo trilhas, andando de caiaque e acampando. “Meu tempo com amigos aqui no MIT tem sido muito importante para mim. Fiz muitas amizades importantes ao longo do caminho”, diz ela.

Na reta final de seu doutorado, Patel está se concentrando no desenvolvimento de novos materiais para aplicações em voos espaciais, desde o aprimoramento de sistemas de proteção térmica para salvaguardar os astronautas durante a reentrada atmosférica até a mitigação do impacto da poeira lunar — um problema significativo durante as missões Apollo, observa ela. "A poeira, afiada e eletrostática, grudava em tudo e cortava os trajes espaciais."

Após se formar, ela planeja continuar trabalhando em tecnologias que apoiam voos espaciais tripulados. “A indústria espacial está em um momento realmente empolgante, com o retorno à Lua e o foco em levar humanos a Marte. Acho que seria muito divertido entrar na indústria agora e trabalhar mais perto de onde tudo está acontecendo. Imagino que seja muito parecido com a sensação das pessoas que trabalharam nas missões Apollo, do ônibus espacial e da ISS anos atrás.”

Independentemente do rumo que sua carreira a leve, Patel se sente bem preparada. 

“Existem oportunidades incríveis no MIT, e eu tive a oportunidade de trabalhar em projetos realmente interessantes”, diz ela. “Mas só é interessante porque posso trabalhar com outras pessoas. Os alunos, os funcionários, os professores — eles são a melhor parte do MIT.”