NASA lança disco voador inflável; entenda

Missão LOFTID testou nova abordagem para guiar naves espaciais através do calor extremo do retorno da órbita

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Na manhã desta quinta-feira (10), a NASA enviou um dispositivo inflável gigante para o espaço e depois o trouxe de volta da órbita, largando-o oceano perto do Havaí.

“Diria que isso seria impreciso”, disse Neil Cheatwood, investigador principal do Teste de Voo em Órbita Baixa da Terra de um Desacelerador Inflável, ou LOFTID, sobre a comparação durante entrevista.

O LOFTID é um projeto de US$ 93 milhões que demonstra tecnologia intrigante e pode ajudar a NASA em seu objetivo de levar as pessoas com segurança à superfície de Marte algum dia.

A agência pousou série de espaçonaves robóticas em Marte, mas as abordagens atuais só funcionam para cargas pesando até cerca de 1,5 tonelada – aproximadamente o volume de um carro pequeno.

Isso é inadequado para os aterrissadores maiores, carregando 20 toneladas ou mais, que são necessários para as pessoas e os suprimentos de que precisarão para sobreviver no planeta vermelho.

Uma descrição mais precisa do dispositivo pode ser um pires, com 60,9 m de largura quando inflado. É feito de camadas de tecido que podem sobreviver caindo na atmosfera a 28,9 mil quilômetros por hora e temperaturas próximas a 1,6 mil ºC.

Ainda assim, um escudo térmico inflável compartilha uma característica chave com um castelo inflável: não inflado, pode ser dobrado e embalado firmemente. O LOFTID cabe em cilindro com pouco mais de 1,5 m de largura e 1,5 m de altura. Para um escudo de calor rígido tradicional, não há como enfiar algo de 6 metros de diâmetro em um foguete que não seja tão largo.

Uma superfície maior como a do LOFTID gera muito mais atrito do ar – essencialmente, é um freio melhor à medida que corta a atmosfera superior e o maior arrasto permite que cargas mais pesadas sejam desaceleradas.

Para futuras missões à Marte, o escudo térmico inflável seria combinado com outros sistemas como para-quedas e retrofoguetes para guiar o módulo de pouso a caminho de um pouso suave.

Isso exigiria um escudo térmico de cerca de 9 metros de diâmetro, disse Cheatwood, “porque é massa tão alta que estamos tentando levar a Marte para os humanos”.

Na quinta-feira (10), a equipe do LOFTID não teve muito o que fazer durante a contagem regressiva para a decolagem às 6h49, (horário de Brasília), a bordo de um foguete Atlas V.

Para evitar a possibilidade de causar problemas com a missão principal – a implantação de satélite meteorológico – os sistemas LOFTID não foram ligados até uma hora depois após o lançamento do satélite.

O satélite, Joint Polar Satellite System-2 e agora renomeado NOAA-21 após atingir a órbita, medirá a energia que emana do planeta através da atmosfera para melhorar as previsões meteorológicas.

Depois que o satélite meteorológico foi implantado em órbita, o segundo estágio do foguete, com o LOFTID ainda conectado, disparou brevemente seu motor duas vezes para orientar o LOFTID corretamente para reentrar na atmosfera.

Nos minutos seguintes, o gás nitrogênio comprimido inflou o escudo térmico do LOFTID, um conjunto de tubos em forma de rosquinha aninhados que pareciam um cogumelo ou um guarda-sol saindo do topo do palco do foguete.

Para adicionar estabilidade ao LOFTID, o estágio do foguete começou a girar como pião a lânguidas três rotações por minuto antes de liberar a nave de teste para sua jornada pela atmosfera.

Algumas horas após a decolagem, o dispositivo LOFTID estava flutuando no Oceano Pacífico a cerca de 800 quilômetros do Havaí. Um vídeo infravermelho granulado feito de um navio de recuperação mostrou LOFTID descendo sob para-quedas e depois espirrando na água.

“Todo mundo está aliviado e animado”, disse Greg Swanson, líder de instrumentação da LOFTID, durante a transmissão da NASA TV. Ele estava no navio de recuperação a caminho do veículo para retirá-lo da água.

A ideia de escudos térmicos infláveis remonta a meio século, mas não havia materiais que possuíssem a força e resistência ao calor necessárias.

Dr. Cheatwood disse que há duas décadas, Steve Hughes, um dos principais engenheiros da LOFTID, leu alguns artigos descrevendo os esforços russos em escudos térmicos infláveis. “Achei que era uma boa ideia”, disse ele. “Entre nós dois, nós meio que fomos nós que nos unimos.”

Isso levou a três testes há uma década. Esses escudos infláveis de 30,4 m de largura foram lançados em foguetes suborbitais, essencialmente subindo e depois caindo. O teste LOFTID dobra o diâmetro e, como o veículo chegou à órbita, a reentrada foi muito mais rápida, gerando mais calor.

O sucesso significa que a tecnologia já está pronta para uso em missões, disse Cheatwood. Além de Marte, escudos de calor infláveis podem ajudar a aterrissar em outros mundos com atmosferas como Vênus e Titã, a maior lua de Saturno.

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Mais perto de casa, cerca de uma dúzia de empresas manifestaram interesse na tecnologia, disse Cheatwood. “E não sou eu que vou vender para eles”, disse ele. “São eles entrando em contato comigo.”

Uma delas é a United Launch Alliance, fabricante do foguete Atlas V que lançou o LOFTID. Impulsionada pelo sucesso da SpaceX, que aterrissa regularmente os estágios de reforço de seus foguetes Falcon 9, a United Launch Alliance, uma joint venture da Boeing e da Lockheed Martin, quer eventualmente reutilizar partes do Vulcan, seu foguete de próxima geração, que deverá voar pela primeira vez no próximo ano.

Ao contrário da SpaceX, a empresa não pretende pousar todo o primeiro estágio. Em vez disso, o compartimento na parte de trás do propulsor Vulcan contendo as peças mais caras – os motores – seria descartado e depois cairia de volta à Terra, desacelerado primeiro por escudo térmico inflável e depois via para-quedas.

Um helicóptero então pegaria o compartimento do motor descendente e o levaria para um navio. Outra empresa de foguetes, a Rocket Lab, está tentando abordagem semelhante de pegar partes de foguetes no ar.

Uma pequena start-up chamada Outpost Space está procurando criar novo negócio espacial que possa usar a tecnologia de escudo térmico inflável. Nos últimos anos, uma série de novas empresas de foguetes reduziu o custo de lançamento de satélites em órbita.

Mas trazer qualquer coisa de volta à Terra – como amostras de drogas ou novos materiais produzidos no ambiente quase sem peso da órbita baixa da Terra – permanece limitado e complicado. Por enquanto, isso pode ser feito apenas com cargas úteis levadas para a Estação Espacial Internacional ou possivelmente para a nova estação espacial da China.

A Outpost, no entanto, acha que muitos pesquisadores e empresas ficariam felizes em evitar viagens de e para uma estação espacial, optando por viagens muito mais curtas à órbita.

Jason Dunn, executivo-chefe da empresa, disse que a Outpost pretende lançar a primeira demonstração orbital de seu sistema no ano que vem.

“É basicamente uma pequena plataforma que permite que a carga útil opere e seja exposta ao ambiente espacial. E então ele retorna. Então é quase como uma estação espacial muito pequena que por acaso volta depois de sua missão.”

A equipe do Outpost encontrou os escudos de calor infláveis ​​da NASA e assinou contrato para a NASA desenvolver versões que podem ser usadas. Uma vez que o escudo térmico inflável tenha guiado a espaçonave do Outpost através do calor da reentrada, um segundo sistema inflável – um parapente – é implantado, e a carga útil pode ser guiada com precisão em direção a um local de pouso.

Os clientes em potencial do Outpost “não podem pagar a rodada da estação espacial ou precisam subir e descer mais rápido”, disse Dunn. “O que conseguimos desenvolver é um sistema que pode voar em missões realmente curtas que podemos entrar no espaço e voltar em um mês.”