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Um novo avanço em tecnologia de satélite está tornando as ferramentas espaciais mais leves, mais adaptáveis e mais resilientes.
Cientistas da Universidade de Illinois Urbana-Champaign (UIUC) integraram com sucesso a eletrônica flexível em um boom autoimplantável que pesa apenas 20 gramas – quase o mesmo que um punhado de clipes de papel. As lanças são “material estrutural leve, dobrável e rolável para permitir grandes sistemas implantáveis em pequenos satélites”, de acordo com NASA. Eles ajudam a otimizar os satélites e proporcionam mais flexibilidade no design.
Esta inovação, desenvolvida em colaboração com o Langley Research Center da NASA e a Virginia Tech, poderia ajudar pequenos satélites, conhecidos como CubeSatsrealize missões mais complexas, mantendo sob controle as restrições de peso e espaço. O Virginia Tech CubeSat equipado com esta nova lança tem lançamento previsto para 2025.
Uma solução de satélite que economiza espaço
Para os satélites, cada grama é importante. Quanto mais leve e compacta for uma ferramenta, mais eficientemente ela poderá ser lançada e manobrada em órbita. A nova lança, projetada para CubeSats, é feita de um composto de três camadas de fibra de carbono e epóxi que é tão fino quanto uma folha de papel, com seus esquemas publicados em Cartas de Mecânica Extrema. Armazenado em uma posição enrolada, ele se desenrola sozinho depois de implantado – semelhante à forma como uma fita métrica se estende e trava no lugar.
“É difícil integrar eletrônicos comerciais nessas estruturas superfinas”, Xin Ningdisse um professor aeroespacial da Grainger College of Engineering da UIUC em um declaração recente. “Havia muitas restrições de engenharia que aumentavam o desafio de tornar a eletrônica capaz de suportar o ambiente hostil do espaço.”
A barreira contém linhas de energia e dados incorporadas com mais de um metro de comprimento – um desafio dado o material fino como papel. Inicialmente, a equipe de Ning explorou soluções complexas e de alta tecnologia, mas obteve sucesso com uma abordagem elegante e simples.
“Tentamos diferentes materiais e diferentes tecnologias”, acrescentou Ning. “Eventualmente, optamos por fios comerciais finos revestidos com isolamento e funcionou. Acho que estávamos pensando demais no começo. Tentamos abordagens mais difíceis e sofisticadas, mas elas falharam. Esta foi uma solução simples e confiável usando fios prontos para uso e prontamente disponíveis.”
Estruturas mais inteligentes com eletrônica integrada
Além de servir apenas como estrutura de apoio, esse boom carrega um patch eletrônico leve e flexível que inclui um sensor de movimento para monitorar a implantação e detectar vibrações; um sensor de temperatura para rastrear mudanças ambientais no espaço; e um LED azul que ajuda as câmeras CubeSat a ver o boom depois de implantado.
Esses eletrônicos devem resistir temperaturas extremas e o vácuo do espaço, ao mesmo tempo que é suficientemente flexível para sobreviver ao súbito desenrolar do boom. A equipe de Ning conduziu extensos testes de solo e simulações para garantir a durabilidade e o desempenho do sistema.
“Também estamos trabalhando para tornar os eletrônicos flexíveis mais duráveis no espaço – maneiras de proteger os eletrônicos para que funcionem por mais tempo no ambiente espacial”, disse Ning.
Tecnologia de satélite da NASA e aplicações futuras
Esta pesquisa começou quando Ning apresentou sua experiência em estruturas espaciais leves e multifuncionais em uma conferência há dois anos. Suas ideias chamaram a atenção de Juan Fernandez, do Langley Research Center da NASA, que viu uma oportunidade de aprimorar um Virginia Tech CubeSat projeto.
Fernandez e sua equipe na NASA Langley construíram o boom, enquanto o grupo de Ning se concentrou na integração de eletrônicos flexíveis com aplicações para tecnologias de satélite, bem como outros usos possíveis. O resultado final é uma tecnologia de ponta que poderá ser amplamente aplicada em futuras missões espaciais.
Com o seu design leve, sensores integrados e durabilidade, esta lança multifuncional pode levar a CubeSats mais avançados e outros pequenos satélites que podem fazer mais com menos – ajudando os investigadores a ultrapassar os limites da exploração espacial, mantendo os custos e os pesos de lançamento baixos.
Kenna Hughes-Castleberry é comunicadora científica da JILA (um instituto de pesquisa em física líder mundial) e redatora científica do The Debrief. Siga e conecte-se com ela no céu azul ou entre em contato com ela por e-mail em kenna@thedebrief.org
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