Após o Sucesso Com o Teste de Airlock, a 'Lockheed Martin' Investirá em Estruturas Espaciais Infláveis

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Crédito: Barbara David

Rowan Palmer, engenheira de sistemas na equipe de softgoods e habitação da Lockheed Martin Space, inspeciona uma unidade de teste de airlock inflável.

 

No dia de ontem 28/08, o portal SpaceNews notíciou que na instalação de Waterton Canyon da Lockheed Martin, a empresa está testando estruturas infláveis que oferecem vantagens sobre os equipamentos totalmente metálicos. Uma unidade de airlock inflável passou por avaliações de pressurização e despressurização em 14 de agosto.

 

O ditado comum de que "o espaço é difícil" pode precisar de uma redefinição, dada a crescente utilização de softgoods para criar estruturas infláveis, desde airlocks até habitats para futuras missões lunares e marcianas.

 

A tecnologia inflável é uma ideia cada vez mais popular que está sendo adotada e testada por várias empresas, incluindo a Max Space e sua arquitetura de habitat expansível. Há também o trabalho inflável em andamento na Sierra Space com um habitat Large Integrated Flexible Environment. A Sierra recentemente realizou um teste de ruptura de seu módulo inflável, anunciando em 25 de julho que o habitat suportou uma pressão de ar superior à exigida pela NASA.

 

Um aspecto atraente das estruturas espaciais infláveis, explicou Uy Duong, engenheiro-chefe de habitação no espaço civil comercial da Lockheed Martin, é que a tecnologia subjacente é altamente escalável. Além disso, as estruturas infláveis oferecem um maior volume com menor massa. Isso também significa que um volume habitável maior pode ser lançado ao espaço, embalado dentro da carenagem de lançadores de tamanho modesto, disse Rowan Palmer, engenheiro de sistemas na equipe de softgoods e habitação da Lockheed Martin Space.

 

Duong acrescentou que os softgoods também têm um desempenho muito melhor do que os metálicos quando se trata de proteção contra radiação e condições térmicas.

 

No teste de 14 de agosto, o design do airlock inflável passou por múltiplos ciclos de gás-in/gás-out — essencialmente inflações e desinflações com gás nitrogênio suficiente para pressurizar o airlock a ponto de se tornar tão rígido quanto o aço — para avaliar o grau em que seu material Vectran se deforma ao longo do tempo, um processo chamado de creep. Saber como o creep afeta uma estrutura de Vectran permitirá à Lockheed Martin avaliar adequadamente seu potencial de vida operacional. Os engenheiros de teste aqui também colocaram designs de habitat de softgoods em escala reduzida à prova, causando sua ruptura propositalmente para destacar sua robustez e determinar seus limites de pressão.

 

Crédito: Lockheed Martin

Uma unidade inflável passa por teste de ruptura em 14 de junho de 2023, nas colinas do Littleton Waterton Campus em um antigo banco de testes de motores de foguetes Titan.

 

Vectran é uma fibra de polímero líquido cristalino de alto desempenho que é particularmente forte, rígida e estável, explicou Duong. “É muito semelhante ao Kevlar em termos de resistência, no entanto, tem uma vida útil de creep melhor. Pode suportar ambientes extremos muito melhor do que o Kevlar,” disse ele.

 

A Lockheed Martin está envolvida no trabalho com estruturas infláveis como parte do programa Next Space Technologies for Exploration Partnerships (NextSTEP) da NASA, uma iniciativa de parceria público-privada.

 

Fatores de Segurança

 

“Estamos realizando testes de carregamento cíclico, pressurizando até 14 [libras por polegada quadrada], a pressão operacional de um airlock, e depois despressurizando,” disse Palmer. Uma pressão de cerca de 14 PSI é semelhante à pressão atmosférica experimentada na Terra e na Estação Espacial Internacional.

 

Esse ciclo é feito várias vezes, Palmer disse à SpaceNews, com um foco na avaliação do comportamento das camadas de material Vectran e como elas se fundem com o núcleo metálico da estrutura inflável como um sistema completo.

 

“A NASA tem um padrão de fator de segurança de quatro vezes como mínimo para softgoods. Nossos testes de ruptura provaram que vamos exceder isso, acima de seis vezes o fator de segurança,” disse Palmer. Ao combinar dados de testes de creep com a pressão máxima de ruptura, o resultado fornece a vida útil da missão da unidade com um fator de segurança quantificado, disse ela.

 

“O principal resultado de qualquer tipo de teste como este é coletar o máximo de dados possível,” disse Palmer. Durante o teste, medidores internos exibiram informações críticas sobre pressão, o tempo de eventos específicos e o comportamento da estrutura geral.

 

Palmer se recusou a compartilhar certos aspectos proprietários do processo de fabricação das estruturas infláveis.

 

Gama de Oportunidades

 

Duong disse que os novos dados de segurança permitirão à Lockheed Martin testar designs maiores do que o planejado originalmente. Isso pode incluir unidades de armazenamento para combustível criogênico, túneis pressurizados para conectar módulos de habitação e outras estruturas para apoiar as tripulações na lua e em Marte. “Há uma ampla gama de oportunidades para aplicarmos essa tecnologia,” disse ele.

 

Palmer disse que novas estruturas infláveis destinadas ao espaço podem ser projetadas, construídas e testadas em escalas de tempo muito mais curtas do que estruturas metálicas grandes que exigem longos períodos de tempo para testes de qualificação. Ela descreveu uma mentalidade de “teste como você voa” e um “processo de desenvolvimento que nos permite avançar rapidamente.”

 

Levou três meses para construir e preparar para testes a unidade de airlock e outros designs infláveis, disse Palmer.

 

Escalando

 

Uma razão central para a fabricação rápida de unidades infláveis é que tudo é feito no local, disse Tyler Muma, líder de tecnologia softgoods da Lockheed Martin.

 

Os materiais brutos Vectran fornecidos pelos fornecedores são transformados em configurações internamente, permitindo à empresa manter um controle próximo da produção, “para que todas as camadas funcionem como um sistema de forma integrada,” disse Muma.

 

Forças e larguras específicas das tiras e cordas brutas utilizadas para fabricar unidades infláveis, acrescentou Muma, são feitas sob condições controladas, de modo que um resultado repetível e preciso possa ser alcançado com cada construção.

 

No local de Waterton Canyon, unidades de desenvolvimento menores podem ser construídas, como a estrutura de classe airlock. Mas Muma disse que a Lockheed Martin está investindo em uma capacidade em escala real para fabricar grandes unidades infláveis no Centro Espacial Stennis da NASA, no sul do Mississippi.

 

“Teremos mais máquinas de costura, outros equipamentos e uma mesa maior que nos permitirá fabricar habitats em escala real. Coisas que você veria em baixa órbita terrestre ou na superfície lunar,” disse Muma.

 

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