Equipe de Engenheiros do MIT Imprime em 3D Motores do Tamanho de Uma Moeda Para Direcionar Pequenos Satélites no Espaço

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Atualmente, é de conhecimento geral que os CubeSats, pequenos satélites do tamanho de uma caixa de sapatos, estão desempenhando um papel cada vez mais importante na exploração espacial e na coleta de dados científicos. Pois então, no dia 12 de fevereiro, o portal Interesting Engineering destacou que uma equipe de engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos EUA, haviam conseguido imprimir em 3D motores do tamanho de uma moeda, projetados para realizar manobras de pequenos satélites no espaço.

 

Crédito: MIT

Engenheiros do MIT demonstraram o primeiro motor de eletrosspray totalmente impresso em 3D, que emite gotículas.

De acordo com a nota do portal, CubeSats do tamanho de uma caixa de sapatos estão se tornando cada vez mais importantes na exploração espacial e na coleta de dados científicos. No entanto, esses pequenos satélites precisam de sistemas de propulsão eficientes e precisos para manobras em órbita.

 

Uma solução promissora são os motores de eletrosspray, que utilizam campos elétricos para propulsão.

 

Os motores de eletrosspray padrão são eficazes, mas sua fabricação complicada e cara limita seu uso. O MIT desenvolveu uma nova abordagem inovadora para resolver essa limitação.

 

Pela primeira vez, engenheiros criaram um motor de eletrosspray totalmente impresso em 3D que emite gotículas. Vale ressaltar que a produção deste dispositivo inovador é rápida e muito mais barata do que os propulsores tradicionais.

 

Essa tecnologia de impressão 3D poderia permitir que astronautas fabricassem motores de satélites no espaço, eliminando a necessidade de lançamentos baseados na Terra.

 

Crédito: MIT

O dispositivo requer um sistema hidráulico complexo para armazenar e regular o fluxo de líquido, transportando o propelente com eficiência através de canais microfluídicos até uma série de emissores.

Técnicas Avançadas de Impressão 3D

 

Os motores de eletrosspray utilizam campos elétricos para criar jatos de gotículas carregadas de alta velocidade, a fim de impulsionar espaçonaves. Esses pequenos motores são bem adequados para CubeSats usados em pesquisas.

 

Além disso, esses motores são mais eficientes em termos de combustível do que foguetes químicos, o que os torna ideais para ajustes orbitais.

 

Neste novo trabalho, a equipe de pesquisa combinou dois métodos diferentes de impressão 3D: impressão a dois fótons para os módulos de emissores intricados e processamento de luz digital para o bloco maior do manifold.

 

Isso ajudou na criação de um dispositivo complexo com partes grandes e pequenas, interconectadas.

 

Um protótipo de propulsor impresso em 3D com 32 emissores de eletrosspray foi construído e testado. Isso demonstrou um fluxo estável de propelente e gerou empuxo igual ou superior ao dos motores de eletrosspray atuais.

 

A matriz de emissores consiste em oito módulos, cada um contendo quatro emissores individuais. Esses 32 emissores devem operar de forma coordenada, como um único sistema interconectado.

 

Maior Eficiência de Empuxo

 

Os módulos emissores foram feitos utilizando impressão a dois fótons, que usa um laser focado para solidificar resina. Esse método preciso permitiu a criação de pontas de emissores afiadas e canais estreitos e consistentes para o propelente.

 

Os módulos emissores são alojados dentro de um bloco manifold, que os fixa e fornece propelente.

 

Em vez de usar impressão a dois fótons para o bloco manifold (devido a limitações de tamanho e rendimento), os pesquisadores empregaram processamento de luz digital. Esse método solidifica a resina camada por camada usando um projetor.

 

“Cada tecnologia funciona muito bem em uma determinada escala. Combiná-las, para que trabalhem juntas para produzir um dispositivo, nos permite aproveitar o melhor de cada método”, disse Luis Fernando Velásquez-García, pesquisador principal do MIT.

 

Os pesquisadores testaram os materiais de impressão 3D para garantir que não reagissem com o propelente líquido condutor. A compatibilidade é crucial para evitar corrosão ou rachaduras.

 

Nos testes, o protótipo impresso em 3D obteve maior eficiência de empuxo do que foguetes químicos maiores e mais caros. Além disso, superou o desempenho dos motores de eletrosspray de gotículas atuais.

 

Curiosamente, ajustar a voltagem permitiu um maior controle sobre o empuxo. Essa modulação de voltagem poderia simplificar o design do motor, resultando em um propulsor mais leve e eficiente.

 

“Fomos capazes de mostrar que um propulsor mais simples pode alcançar melhores resultados”, afirmou Velásquez-García no comunicado à imprensa.

 

Os pesquisadores têm como objetivo, eventualmente, demonstrar um CubeSat utilizando seu motor de eletrosspray impresso em 3D tanto para manobras operacionais quanto para a desorbitagem.

 

Os resultados foram publicados na revista Advanced Science.

 

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