Quando se trata de tecnologia espacial, pode parecer que nada significativo aconteceu desde o pouso na lua há quatro décadas. Mas se você quiser imaginar como a exploração espacial se desenvolverá nas próximas décadas, basta prestar atenção ao programa pouco conhecido de conceitos avançados inovadores da NASA (NIAC). Os especialistas nela empregados estudam a questão do financiamento de ideias avançadas, que, segundo a agência espacial norte-americana, podem abrir novas possibilidades de exploração do sistema solar.
“A missão do NIAC é dar uma chance a projetos ousados e incomuns que são considerados muito arriscados”, disse o gerente do programa do NIAC, Dr. Jay Katker. Desde 2011, o programa tem alocado fundos significativos a cada ano para projetos que podem levar a um progresso tecnológico significativo. Existem muito poucas restrições. As ideias financiadas abrangem muitas áreas, desde sistemas robóticos avançados até soluções de engenharia avançadas necessárias para enviar humanos a Marte. “Recebemos centenas de inscrições todos os anos e, a cada vez, há ideias incríveis nas quais ninguém pensou antes”, diz Volker.
Selecionamos 10 projetos que recentemente receberam luz verde na forma de doações do NIAC. Podem demorar muitos anos até que se mostrem no espaço, mas ainda vale a pena conhecê-los. Eles são apresentados em ordem crescente de nossas avaliações …
Rover com mola
Foguetes, pára-quedas e almofadas de ar possibilitaram que vários rovers pousassem em Marte. Mas a próxima geração de robôs exploradores planetários poderia ser feita usando uma tecnologia completamente diferente. O Dr. Vytas SunSpiral e colegas da NASA estão considerando enviar um robô para a lua de Saturno, Titã, que consistirá inteiramente de hastes mantidas juntas por cabos esticados. Essa estrutura “tensa”, equipada com equipamento científico, não requer pára-quedas ou airbag. “A própria estrutura é flexível o suficiente para absorver a energia do impacto durante o pouso e proteger a carga útil”, explica Sunspiral. E também fornece mobilidade. “Depois de pousar, encurtando e alongando os cabos, ela pode rolar explorando o planeta.
Astronautas hibernando
Vídeo promocional:
A ideia de hibernar astronautas durante missões interplanetárias estendidas tem sido continuamente explorada na ficção científica. De 2001 a Odisséia no Espaço ao Avatar, sistemas sofisticados de suporte à vida estão se tornando uma imagem visível das tecnologias espaciais altamente avançadas do futuro. Mas mesmo agora, quando Marte é considerado o local de futuras atividades pioneiras, alguns já estão trabalhando no uso da ideia sci-fi da hibernação na realidade. O Dr. John E Bradford, presidente da empresa americana SpaceWorks Engineering, que recebeu financiamento para pesquisar essa tecnologia promissora, explica: “Em suma, queremos colocar a tripulação que vai a Marte em sono profundo por seis a nove meses - é quanto tempo dura o vôo entre a Terra e Marte."
A técnica de "sono profundo" que a equipe do SpaceWorks está pesquisando é conhecida como terapia hipotérmica. “É usado regularmente para tratar ferimentos graves”, diz Bradford. "Para induzir este estado de hibernação, é necessário baixar a temperatura corporal central em 3-5 ° C e introduzir um sedativo suave." Isso é muito diferente do processo de congelamento de astronautas, que é mostrado nos filmes, enfatiza Bradford. “Não estamos engajados na criopreservação e não estamos tentando parar todos os processos moleculares. Nosso objetivo é ser capaz de manter a tripulação inativa em um espaço confinado durante uma determinada parte da missão."
Para manter os astronautas vivos, a equipe está estudando as aplicações médicas dessa tecnologia. “Os pacientes são alimentados e regados por via intravenosa com soluções aquosas. Este método é chamado de nutrição totalmente parenteral e é regularmente usado para sustentar a existência humana por longos períodos de tempo no tratamento de pacientes com câncer”, diz Bradford.
Há uma série de vantagens em manter a tripulação dormindo durante uma longa viagem espacial, diz Bradford: “Se a tripulação estiver neste estado, o volume do espaço residencial pode ser reduzido significativamente. Em última análise, isso reduz a massa total da espaçonave sendo lançada. O espaço habitável será um módulo muito pequeno, projetado para quatro ou seis membros da tripulação, cada um deles em sua própria câmara de hibernação. Quando a tripulação está acordada, eles precisam de um espaço para morar onde possam cozinhar e comer, fazer higiene e fazer exercícios, dormir, se divertir e fazer pesquisas.”
Também pode ser benéfico para o bem-estar dos astronautas. “Em uma expedição a Marte, uma pequena trupe de pessoas ficará confinada em um espaço muito pequeno por longos períodos de tempo sob alto estresse e sem a capacidade de interromper o voo em caso de problemas”, explica Bradford. "Muitas dificuldades são aliviadas se a tripulação vai para a cama durante um período de crescente estresse e, possivelmente, tédio."
Ainda assim, muita pesquisa é necessária para tornar essa tecnologia aplicável no espaço. “Em última análise, acho que este se tornará o principal modo de viagem interplanetária”, diz Bradford. - Imagine que você vai dormir e acordar daqui a 6 meses já em Marte. Não é tão ruim!"
Impressão espacial 3-D
Os primeiros astronautas a explorar Marte enfrentarão perigos. Além da radiação no espaço e no próprio planeta, eles terão que viver em um posto avançado distante, sem possibilidade de suprimentos operacionais se necessário. Se uma parte vital da espaçonave quebrar enquanto estiver na superfície, não haverá ninguém para entregar uma sobressalente. O projeto NIAC Thrifty Air Biomaterials pode ser a solução. Ele explora como células vivas podem ser usadas em combinação com a impressão 3-D para criar peças de espaçonaves, materiais de construção e possivelmente até mesmo tecido humano.
Trem de pouso plano
Foram necessários anos de planejamento e engenharia de ponta para preparar o complexo procedimento de pouso para o Curiosity Mars Science Laboratory da NASA em 2012. O sucesso da missão dependia da operação perfeita dos sistemas de pouso. Hoje Curiosity nos fornece imagens únicas de um dos lugares mais cientificamente interessantes do Planeta Vermelho. Mas existe uma maneira muito mais fácil de explorar muitos cantos mais interessantes do sistema solar. O projeto 2D Planetary Lander está explorando as tecnologias necessárias para criar uma variedade de dispositivos com a espessura de um waffle que podem ser espalhados por um planeta, satélite ou asteróide. Cada um desses dispositivos, com apenas alguns milímetros de espessura, cobrirá uma área de cerca de um metro quadrado; levará um painel solar, eletrônica de comunicação,bem como sensores de radiação, vento e temperatura.
Além disso, você pode instalar instrumentos científicos sutis nele para estudar os arredores imediatos. Até 50 desses dispositivos podem ser enviados ao alvo em um vôo. Quando vários veículos de reentrada 2D são lançados, pode não ser o peso que pousará com sucesso. Isso é aceitável, explica o líder do projeto, Dr. Hamid Hemmati. “Também permite pousar em áreas de alto risco, mas de grande interesse geológico.
Aparelho de invasão de roubo
Rovers e espaçonaves em órbita são bons para explorar o sistema solar e fornecer amostras de solo de mundos distantes. Entregar amostras para a Terra, entretanto, não é fácil. Mesmo que fosse possível lançar a sonda sem problemas, há um longo caminho até o gol, um pouso arriscado, decolagem e retorno pela atmosfera terrestre. Pergunte à equipe do Genesis da NASA como é isso. O dispositivo coletou com sucesso amostras de vento solar em uma rota espacial com um comprimento de 32 milhões de km e, no final, caiu na superfície da Terra a uma velocidade de 320 km / h no deserto de Utah devido a paraquedas que não abriram.
Agora, um grupo liderado pelo professor Robert Wingley da Universidade de Washington em Seattle (EUA) está explorando a possibilidade de usar técnicas de embarque para amostragem. A ideia é que, voando além de um asteróide ou satélite, joguem penetradores conectados à espaçonave com longos fios em sua superfície. “Para asteróides, você precisará de um filamento de apenas alguns quilômetros de comprimento e talvez dezenas de quilômetros para satélites”, explica Wingley. Assim que os penetradores atingem a superfície, eles coletam a substância na cápsula para retornar as amostras. Esta cápsula é então puxada por um fio para a sonda e enviada de volta à Terra. "Esta técnica proporcionará um grande avanço na compreensão da origem do sistema solar", disse Wingley.
Robôs de construção em órbita
Os cientistas há muito tempo pintam quadros de estruturas orbitais gigantes e espaçonaves com enormes painéis solares flutuando no sistema solar. Custa muito dinheiro lançar tais estruturas colossais ao espaço e, como vimos com a ISS, a maior parte do trabalho de instalação requer a participação de astronautas.
O Dr. Robert Hoyt e colegas da Tethers Unlimited estão atualmente explorando uma maneira de contornar essas dificuldades. A ideia é lançar estruturas capazes de se automontar em órbita. Os autores o chamam de SpiderFab ("fabricante de aranha"). “Estamos desenvolvendo um processo em que os materiais são lançados no espaço na forma de bobinas ou rolos de fita e, em seguida, esses materiais são processados para criar as estruturas necessárias”, explica Hoyt. Ao combinar a robótica com a tecnologia de impressão 3D, o grupo espera começar com os designs orbitais mais simples e, em seguida, avançar para o desenvolvimento de elementos para espaçonaves de próxima geração. "Os voos tripulados dentro do sistema solar requerem estruturas enormes para implantar matrizes de painéis solares, escudos de radiação e outros componentes críticos", disse Hoyt."Ser capaz de lançar materiais de forma compacta, como uma bobina de fibra ou um recipiente de polímero, nos permitirá usar foguetes de menor tamanho e custo."
Rover veleiro
Vênus tem má reputação, e merecidamente. As chuvas de ácido sulfúrico, a enorme pressão atmosférica e uma superfície quente com uma temperatura de cerca de +460 ° C tornam-no extremamente inóspito. O último lugar para onde você deseja enviar um veículo automotor. No entanto, os cientistas planetários estão prestes a fazer isso e até querem equipá-lo com uma vela. Sim, à vela. Como parte do programa NICA, os cientistas da NASA estão investigando a possibilidade de enviar um veleiro terrestre para um segundo planeta do sol. O dispositivo pode rolar pelas planícies de lava relativamente planas de Vênus com uma leve brisa, dizem os desenvolvedores. Se tudo correr como deveria, o Venus rover pode funcionar por cerca de um mês, eles acreditam.
Refletores de luz solar
Se algum dia voltarmos para a lua, um dos lugares em que estaremos interessados é a área ao redor da cratera Shackleton. A parte interna da cratera está constantemente escondida na sombra e seu eixo é iluminado pelo sol quase o tempo todo. O solo dentro poderia conter gelo que seria necessário para uma futura base lunar, e o poço seria um lugar ideal para abrigar painéis solares. No entanto, será difícil explorar as profundezas da cratera Shackleton e formações semelhantes em outros corpos celestes devido à escuridão. O projeto Transformers for Extreme Environments propõe mudar isso com veículos autônomos leves, capazes de refletir a luz solar na escuridão. O design parecido com um origami pode ser usado para iluminar o fundo de uma cratera, para aquecer uma área de superfície e para comunicação.
Robôs submarinos
Escondido sob a superfície da lua de Júpiter, Europa, está um vasto oceano de água líquida. Este é o sonho de um astrobiólogo. O que pode ser feito para investigá-lo está sendo determinado atualmente por um projeto do NIAC liderado pelo Dr. Leigh McCue, da Virginia Polytechnic University (EUA).
De acordo com o plano do grupo, três veículos de descida deverão ser enviados à superfície do Europa. Cada um deles será equipado com um crobô que derreterá seu caminho através da crosta de gelo até se encontrar no oceano subglacial. Os três criobôs liberarão planadores capazes de se mover através da água, explorando o oceano em detalhes. “O oceano de Europa é o lugar mais provável no sistema solar onde a vida extraterrestre pode ser encontrada”, disse McKew. - Isso me inspira muito; a exploração do gelo na Europa pode mudar a maneira como pensamos sobre a vida."
