NASA Prepara CubeSat Com Sistema de Propulsão Inovador Para Lançamento em Outubro

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No dia 25/09, o portal da NASA noticiou que engenheiros da agência concluíram recentemente uma rigorosa série de testes ambientais e físicos em um novo pequeno satélite, projetado para tornar os voos espaciais mais seguros e eficientes. O CubeSat está programado para ser lançado em breve rumo à Órbita Baixa da Terra (LEO), a bordo de um Foguete Falcon 9, da SpaceX.

De acordo com a nota do portal, a propulsão de espaçonaves tradicionalmente depende de combustíveis voláteis e de sistemas separados e volumosos para diferentes tipos de manobras no espaço. A NASA está trabalhando para mudar esse paradigma. Engenheiros do Centro de Voos Espaciais Marshall da NASA, em Huntsville, Alabama, concluíram recentemente uma rigorosa série de testes ambientais e físicos em um novo pequeno satélite projetado para tornar os voos espaciais mais seguros e eficientes.

A Missão ASCENT (Advanced Spacecraft Energetic Non-Toxic) Propulsion Dual Mode é uma demonstração em voo de uma espaçonave aproximadamente do tamanho de uma grande caixa de sapatos. A missão testará um único sistema de propulsão integrado que utiliza um tanque de combustível comum para alimentar dois tipos diferentes de motores.

Crédito: NASA/Charles Beason

O Dr. Nehemiah Williams, gerente de projeto da demonstração na NASA, prepara-se para iniciar os testes do hardware de voo da missão em uma sala limpa no Centro de Voos Espaciais Marshall da NASA, em Huntsville, Alabama. A missão demonstrará um único sistema de propulsão não tóxico que combina capacidades de alto e baixo empuxo em um tanque comum.

Normalmente, as espaçonaves transportam dois sistemas de propulsão separados para realizar sua navegação: um sistema químico de alto empuxo para movimentos rápidos, como entrar em órbita, e um sistema elétrico de baixo empuxo para manobras lentas e altamente eficientes, como manter uma posição. Isso exige vários tanques de combustível e uma tubulação pesada, que consomem espaço e peso valiosos.

A espaçonave em desenvolvimento utiliza um único propelente não tóxico chamado ASCENT. Ao alimentar tanto um motor de combustão de alto empuxo quanto propulsores de eletrospray de baixo empuxo a partir de um único tanque central, a espaçonave economiza massa e volume críticos. Para futuras missões, isso significa mais espaço para instrumentos científicos e a possibilidade de lançamento em foguetes menores e menos dispendiosos.

Levar esse conceito ao voo exige um esforço colaborativo em todo o país. Enquanto o Centro Marshall da NASA gerencia a missão, a espaçonave conta com propulsores de eletrospray desenvolvidos pelo Massachusetts Institute of Technology, um módulo de propulsão química construído pela Plasma Processes e uma plataforma de espaçonave integrada pelo Georgia Institute of Technology.

“Há muitas coisas pequenas e variadas, muitos pequenos desafios e alguns grandes”, disse Nehemiah Williams, gerente de projeto da demonstração no Centro Marshall da NASA. “Mas garantir a funcionalidade do sistema de propulsão entre todas essas diferentes equipes é o que torna a missão bem-sucedida.”

Antes que uma espaçonave possa operar com segurança no ambiente hostil da órbita baixa da Terra, ela precisa passar por uma bateria de testes em solo. Nos últimos meses, a equipe de engenharia do Centro Marshall submeteu o hardware de voo a uma série de testes dentro do Laboratório de Manutenção e Integração de Pequenas Espaçonaves do centro.

Para verificar a integridade do sistema de propulsão unificado, a equipe realizou extensos testes de vazamento. Os engenheiros realizaram um teste de vazamento com hélio pressurizado da espaçonave dentro de uma câmara de vácuo para garantir a integridade das vedações da espaçonave, comprovando com sucesso que essas vedações estavam funcionando conforme o planejado. Como o sistema compartilha um único tanque de propelente ASCENT para alimentar dois tipos diferentes de propulsores, garantir que as linhas de combustível e as válvulas estejam perfeitamente vedadas é vital para a segurança e o sucesso da missão.

Crédito: NASA/Charles Beason

O especialista em propulsão Chris Burnside, à esquerda, e a líder de propulsão Ebony Bland, à direita, preparam o hardware de voo da missão para testes dentro de uma sala limpa no Centro de Voos Espaciais Marshall da NASA, em Huntsville, Alabama. O CubeSat 6U foi recentemente submetido a rigorosos testes de rotação, vácuo térmico e vazamento para garantir que seu inovador sistema de propulsão não tóxico esteja pronto para o ambiente extremo do espaço.

A equipe também submeteu a espaçonave a testes de vácuo térmico. O espaço é um ambiente implacável, caracterizado pela ausência total de ar e por variações extremas de temperatura. Ao colocar a espaçonave dentro de uma câmara de vácuo especializada que reproduz essas condições severas, os engenheiros podem garantir que os sistemas eletrônicos, os propulsores e os sistemas mecânicos funcionarão normalmente quando estiverem em órbita.

Além disso, a espaçonave passou por um teste de rotação. Assim como um pneu de um carro, uma espaçonave precisa estar perfeitamente equilibrada. O teste de rotação mede as propriedades de massa e o centro de gravidade da espaçonave. Isso valida a capacidade do CubeSat de voar de forma estável e manter a atitude correta, permitindo que suas antenas se comuniquem com a Terra e que seus painéis solares captem com precisão os raios do Sol.

Com os testes ambientais e físicos agora concluídos, a missão está entrando em seus estágios finais de preparação. A equipe concluirá as verificações finais dos sistemas, integrará os painéis solares da espaçonave e enviará o hardware ao local de lançamento.

A missão ASCENT Propulsion Dual Mode está programada para ser lançada não antes de 1º de outubro como carga útil a bordo de um foguete Falcon 9 da SpaceX, a partir da Base da Força Espacial de Vandenberg, na Califórnia.

Depois de ser colocada em uma órbita a cerca de 325 milhas acima da Terra, a espaçonave iniciará uma missão de nove meses. Após um período inicial de verificação, a equipe de operações executará curtas manobras químicas e elétricas. Se for bem-sucedida, a espaçonave passará vários meses realizando múltiplas manobras de elevação e redução de órbita, alternando entre seus motores de alto e baixo empuxo para comprovar que o conceito de modo duplo funciona no espaço.

A missão ASCENT Propulsion Dual Mode é gerenciada e financiada pelo Small Spacecraft & Distributed Systems (SSDS) da NASA, dentro da Diretoria de Missões de Pesquisa e Tecnologia da agência, na sede da NASA em Washington. O SSDS está sediado no Centro de Pesquisa Ames da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia.

Brazilian Space

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