A Espaçonave Dragonfly da NASA Supera Testes Fundamentais à Medida que a Aeronave de Rotor para Titã Toma Forma

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Na tarde desta quinta-feira (09/07), a NASA anunciou que sua Missão Dragonfly alcançou mais um importante marco de desenvolvimento. Segundo a agência espacial norte-americana, a espaçonave superou com sucesso uma série de testes fundamentais, avançando significativamente na integração da aeronave de rotores que, no futuro, explorará a superfície de Titã, a maior lua de Saturno.

 

De acordo com a nota do portal, a Dragonfly está começando a parecer menos um conjunto de componentes de uma espaçonave e mais a aeronave de rotor que voará pela superfície de Titã, a nebulosa lua de Saturno.

 

Crédito: NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman

Suspensa por quatro cordas elásticas, a estrutura da Dragonfly é posicionada a poucos centímetros acima do piso durante os testes de vibração em solo em uma das salas limpas do Johns Hopkins APL, em Laurel, Maryland. Esses testes dão aos engenheiros a oportunidade de observar como as vibrações nos rotores da Dragonfly podem ressoar por todo o corpo principal do módulo de pouso, potencialmente interferindo em outros equipamentos.

 

A missão alcançou um marco importante em 29 de junho, quando a equipe da Dragonfly no Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL), em Laurel, Maryland, entregou a fuselagem de quase 13 pés (cerca de 4 metros) de comprimento para a próxima fase da integração da espaçonave antes do prazo previsto. A entrega ocorreu após um processo de aproximadamente um mês de testes estruturais da montagem da estrutura do módulo de pouso, que já incorporava muitas das características que conferem à aeronave Dragonfly seu formato inconfundível — incluindo seus esquis de pouso, a tampa da fonte de energia da espaçonave e os braços que futuramente sustentarão seus oito conjuntos de rotores.

 

"Foi realmente incrível ver o módulo de pouso, exatamente como o projetamos, tornar-se realidade", disse Hunter Reeling, líder de integração e testes térmico-mecânicos da Dragonfly no APL.

 

Com os testes estruturais concluídos e a fuselagem entregue, a equipe iniciou, em 1º de julho, a integração dos sistemas mecânicos, térmicos e elétricos, dando início ao processo que transformará o módulo de pouso no laboratório científico voador para o qual foi concebido.

 

Ao longo do mês, eles equiparão a fuselagem da Dragonfly com as anteparas de voo, além do chicote elétrico, cabos e conectores — o "sistema nervoso" elétrico que interliga todos os sistemas da Dragonfly. Em seguida, serão instaladas as caixas eletrônicas, a aviônica e os instrumentos científicos, à medida que os parceiros da missão em todo o país concluírem suas próprias campanhas de montagem e testes.

 

"Daqui para frente, trata-se de preencher essa estrutura com caixas eletrônicas, instrumentos, cabeamento, isolamento — tudo o que permitirá que ela cumpra sua missão", afirmou Reeling. "O foco agora é preparar a Dragonfly para o lançamento."

 

Ligação de Volta para Casa

 

Uma das adições mais visíveis ocorreu em maio, quando a equipe da Dragonfly no APL integrou a antena de alto ganho da missão, o principal sistema que os operadores utilizarão para se comunicar com a aeronave de rotor e receber os dados científicos que ela coletará em Titã.

 

Crédito: NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman

O engenheiro Jackson Banbury, do Johns Hopkins APL, inspeciona o braço motorizado que conecta a antena de alto ganho da Dragonfly ao corpo da espaçonave. O braço elevará a antena quando a Dragonfly estiver parada e a recolherá em um mecanismo de travamento antes de cada voo.

A antena de alto ganho é um disco de 34,4 polegadas (87,4 centímetros) de diâmetro, composto por uma espuma eletricamente isolante posicionada entre duas placas metálicas que contêm centenas de pequenas ranhuras. Em conjunto, essas ranhuras estreitarão e concentrarão o feixe de rádio direcionado de volta à Terra. Adaptada de uma tecnologia originalmente desenvolvida para aplicações de defesa planetária, a antena de alto ganho da Dragonfly, maior do que sistemas utilizados anteriormente, está acoplada a um braço motorizado que a elevará quando a aeronave estiver estacionária e a recolherá em um mecanismo de travamento antes que a Dragonfly decole novamente.

 

"Toda vez que o módulo de pouso se prepara para voar até outro local, armazenamos a antena para que ela resista às vibrações produzidas durante o voo e para evitar ressonâncias que possam interferir no restante do módulo de pouso", explicou Jackson Banbury, líder mecânico e térmico de telecomunicações da Dragonfly no APL.

 

A antena e seu sistema de articulação foram projetados e testados para suportar as rigorosas condições ambientais de Titã, incluindo temperaturas extremamente baixas, em torno de menos 290 graus Fahrenheit (menos 179 graus Celsius), poeira em suspensão na superfície e até mesmo possíveis chuvas de metano líquido.

 

Sacudida, Selada e Entregue

 

De maio até o início de junho, engenheiros e técnicos do APL submeteram a aeronave Dragonfly a testes de vibração e de vedação projetados para demonstrar que a estrutura principal da fuselagem é capaz de suportar as cargas do lançamento, da entrada na atmosfera de Titã e do pouso na superfície desse mundo oceânico.

 

Para os testes de vibração, a equipe instalou simuladores de massa no lugar dos instrumentos científicos e equipamentos eletrônicos de voo, que ainda estão sendo construídos e testados em outras instalações. O teste de vibração em solo proporcionou à equipe uma breve prévia da Dragonfly em voo. Os engenheiros suspenderam a estrutura da aeronave alguns centímetros acima do solo utilizando longas cordas elásticas e, em seguida, mediram como as vibrações mecânicas geradas nas posições dos rotores se propagavam pela estrutura até sensores estratégicos localizados no corpo principal.

 

"Ficar suspensa por algumas horas durante esse teste — mesmo apenas alguns centímetros acima do chão — foi, do ponto de vista estrutural, algo muito semelhante ao primeiro voo da Dragonfly", disse Gordon Maahs, engenheiro de sistemas mecânicos da Dragonfly no APL. "Isso faz a imaginação trabalhar sobre como será o voo de verdade."

 

O teste também incluiu uma configuração chamada "sit down" ("sentada"), na qual o módulo de pouso foi apoiado sobre acolchoamentos de proteção, repousando sobre seus esquis enquanto os engenheiros mediam como a estrutura responderia na superfície de Titã.

 

Crédito: NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman

Engenheiros fixam a estrutura invertida da Dragonfly a uma mesa vibratória na instalação de testes de vibração do Johns Hopkins APL. Os testes de vibração submetem a estrutura do módulo de pouso a uma série sistemática de ensaios que garantem sua capacidade de suportar as forças que enfrentará durante o lançamento, a entrada na atmosfera de Titã e o pouso na superfície desse mundo oceânico.

 

O teste de vedação foi ainda mais incomum. A maioria das espaçonaves planetárias é construída para operar no vácuo do espaço ou em mundos com atmosferas muito tênues. Porém, a Dragonfly está destinada a Titã, cuja atmosfera superficial é densa, fria e possui cerca de uma vez e meia a pressão atmosférica da Terra. Por isso, os engenheiros precisavam compreender quão eficazmente a estrutura montada conseguiria impedir a entrada desse ambiente. A solução foi pressurizar a estrutura externa da Dragonfly para identificar quaisquer frestas, rachaduras ou orifícios que pudessem permitir a circulação de ar para dentro ou para fora do módulo de pouso em Titã.

 

"Eu nunca vi um teste como esse em qualquer outra espaçonave", afirmou Maahs. "Obtemos uma taxa total de vazamento a partir do teste de vedação, e esse resultado alimenta nossa análise térmica para determinar se a vedação é suficiente."

 

Os resultados, acrescentou Maahs, foram "extremamente bons".

 

Assista ao Eye on Dragonfly Live, uma visão dos bastidores do progresso da missão, transmitido ao vivo em 16 de julho, às 14h (horário da Costa Leste dos Estados Unidos). Acompanhe cientistas e engenheiros da Dragonfly, diretamente da sala limpa, enquanto discutem os mais recentes marcos da integração e dos testes da espaçonave, explicam como a Dragonfly explorará Titã e respondem às perguntas do público sobre a missão.

 

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