O Sistema de Voo da Missão Dragonfly da NASA Concluiu Testes Termoestruturais no Deserto do Novo México

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No dia de ontem (01/06), o portal da NASA informou que em preparação para a jornada até a superfície de Titã, a maior lua de Saturno, o escudo térmico da Missão Dragonfly da NASA concluiu testes termoestruturais no deserto do Novo México. Integrantes da Equipe Dragonfly, incluindo profissionais do Centro de Pesquisa Ames da NASA, no Vale do Silício, Califórnia, do Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins (APL), em Laurel, Maryland, e da Lockheed Martin, em Littleton, Colorado, colaboraram com o pessoal da Instalação Nacional de Testes Solares Térmicos dos Laboratórios Nacionais Sandia, em Albuquerque, Novo México, para submeter os materiais do escudo térmico da Dragonfly a testes extremos, garantindo que a aeronave de asas rotativas seja entregue com segurança através da densa atmosfera de Titã.

 

O material de proteção térmica da Dragonfly, feito de fibra de carbono e uma resina leve, apresentou o desempenho esperado em testes combinados de esforços mecânicos e térmicos, mesmo em casos em que foi propositalmente danificado com defeitos.

 

Crédito: NASA

O engenheiro da Lockheed Martin, Derek Shannon, avalia amostras do material de proteção térmica para o escudo térmico da Dragonfly antes dos testes na Instalação de Testes Solares Térmicos dos Laboratórios Nacionais Sandia, em Albuquerque, Novo México.

 

A instalação da Torre Solar de Testes da Sandia abriga um conjunto de centenas de sistemas semelhantes a espelhos calibrados para concentrar a energia do Sol em uma torre que sustenta a unidade de teste. Os operadores geraram temperaturas em torno de 4.500 graus Fahrenheit (quase 2.500 graus Celsius) em segmentos do material do escudo térmico da Dragonfly. Os testes examinaram a tolerância à radiação térmica, bem como à rápida variação de temperatura que os pesquisadores esperam que a Dragonfly experimente.

 

A série de testes da Sandia envolveu múltiplas iterações em condições semelhantes às esperadas durante a entrada da Dragonfly na atmosfera de Titã. Testes adicionais submeteram grandes amostras do material do escudo térmico a tensões mecânicas e térmicas para simular simultaneamente a pressão da entrada atmosférica em alta velocidade e as intensas condições térmicas. Também foram realizados testes térmicos das unidades curvas dos ombros do escudo térmico.

 

“Ficamos satisfeitos ao ver que o material do escudo térmico passou nesses testes, mesmo com as falhas que incluímos intencionalmente, como aquelas que poderiam ocorrer naturalmente durante a fabricação e a integração”, afirmou Milad Mahzari, líder do sistema de proteção térmica do veículo de entrada da Dragonfly no Centro Ames da NASA.

 

O escudo térmico da Dragonfly utiliza uma variação de um material desenvolvido pela NASA chamado PICA (Phenolic Impregnated Carbon Ablator, ou Ablador de Carbono Impregnado com Fenol). O material PICA original foi usado para levar os veículos exploradores Curiosity e Perseverance da NASA a Marte. O PICA-D, uma nova variante do PICA, está planejado para voar na Dragonfly e foi o foco desta série de testes.

 

“Testamos o escudo térmico como um sistema completo, incluindo o material principal PICA-D, preenchimentos de juntas (gap fillers) e possíveis defeitos de fabricação”, disse Mahzari, acrescentando que os pesquisadores planejam realizar análises adicionais do PICA-D antes do início da construção final do escudo térmico.

 

A integração e os testes da aeronave Dragonfly continuam no APL, que projetou a Dragonfly e lidera a missão para a NASA. O lançamento da Dragonfly está programado para 2028, com chegada a Titã em 2034, onde realizará investigações científicas em múltiplos locais, coletará amostras de materiais da superfície para medir detalhadamente suas composições e observará a geologia e a meteorologia da única lua do Sistema Solar conhecida por possuir uma atmosfera substancial.

 

Comunicações a Bordo

 

O trabalho continua para testar e integrar o sistema de comunicações da Dragonfly, incluindo as antenas que conectarão a aeronave aos operadores na Terra.

 

Crédito: NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman

Matt Bray, principal projetista de antenas da Dragonfly, inspeciona a antena de alto ganho da missão, ou HGA (High-Gain Antenna), em uma câmara de testes do Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins, em Laurel, Maryland. A HGA é uma antena radial de linha com fendas (radial line slot antenna), que utiliza muitas pequenas aberturas trabalhando em conjunto para criar um feixe de rádio estreito e altamente direcionado. Os cones ao fundo são absorvedores especiais que capturam ondas de rádio dispersas, fazendo com que a sala se comporte de forma semelhante ao espaço aberto.

Recentemente, a equipe mediu os padrões de sinal emitidos pela maior antena da Dragonfly — sua antena de alto ganho (HGA) — em uma câmara de testes do APL que simula o ambiente espacial. A HGA é uma antena radial de linha com fendas de 34,4 polegadas (87,4 cm) de diâmetro, que utiliza muitas pequenas aberturas trabalhando juntas para criar um feixe de rádio estreito e concentrado.

 

A tecnologia dessa antena foi originalmente desenvolvida para a missão DART da NASA e também está sendo utilizada nas duas espaçonaves da missão ESCAPADE da NASA.

 

“Uma forma simples de imaginar essa antena é como um grande chuveiro plano: a energia entra próxima ao centro e se espalha pelas fendas em um padrão controlado”, explicou Matt Bray, principal projetista de antenas da Dragonfly no APL. “Esse projeto oferece uma abordagem de baixo custo, durável e compacta para comunicações de alta eficiência em ambientes espaciais extremos, além de proporcionar benefícios aerodinâmicos.”

 

A HGA, principal antena da Dragonfly para transmissão de dados científicos, será fixada ao convés superior do módulo de pouso em uma plataforma articulada (gimbal) que permitirá rastrear a Terra a partir de diferentes locais na superfície de Titã. Ela será revestida com Kapton, um isolante térmico, para proteção contra as condições meteorológicas de Titã e projetada para operar no ambiente extremamente frio da lua, onde as temperaturas ambiente chegam a 290 graus Fahrenheit abaixo de zero (179 graus Celsius abaixo de zero).

 

A HGA será uma das três antenas da Dragonfly projetadas para operações em Titã. O módulo de pouso também levará uma antena de ganho médio, utilizada principalmente como sistema de reserva da HGA, e uma antena de baixo ganho, destinada principalmente à transmissão de sinais de status durante o voo, além de servir para comunicações de emergência.

 

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