Os militares dos EUA concederam contratos sob um novo programa para atender às necessidades de fabricação no espaço, como parte de um esforço maior para reduzir os custos dos voos espaciais.
A fabricação espacial pode permitir que a humanidade construa grandes estruturas com eficiência, usando materiais lançados da Terra ou colhidos em outro mundo, como a Lua ou Marte. Tal trabalho poderia começar na Lua em um futuro não muito distante, especialmente com a chegada de missões de pouso privadas como parte do programa Commercial Lunar Payload Services da NASA.
A fabricação no espaço ainda está em sua infância, e os militares dos EUA querem ajudá-la. A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA) iniciou recentemente o trabalho com oito equipes para mostrar provas de conceito “para permitir a produção de futuras estruturas espaciais em órbita sem as restrições de volume impostas pelo lançamento”, funcionários da DARPA declarado algumas semanas atrás.
Fazendo coisas no espaço: a fabricação fora da Terra está apenas começando
O programa NOM4D – abreviação de “Novel Orbital Moon Manufacturing, Materials, and Mass Efficient Design” – testará a ciência de materiais, fabricação e tecnologias de design que podem ser usadas fora da Terra algum dia, disseram funcionários da DARPA. (As fases iniciais financiadas agora não estarão no espaço, no entanto.)
Embora o NOM4D não considere imediatamente a tecnologia para uso dentro ou ao redor da Lua, disseram funcionários da DARPA, as estruturas em órbita da Terra que o programa procura habilitar e avaliar podem eventualmente permitir que os militares dos EUA monitorem o espaço cislunar (Terra-Lua). O espaço cislunar é considerado uma área prioritária para os militares dos EUA, dadas as crescentes atividades comerciais e governamentais nesta zona.
O problema de lançar coisas no espaço, como indicado pela DARPA, é que tais objetos são limitados pelas dimensões e capacidade de sustentação do foguete, sem mencionar as vibrações. É por isso que as antenas, por exemplo, muitas vezes são desdobradas no espaço; eles são objetos difíceis de serem lançados de outra forma.
“Os sistemas espaciais atuais são todos projetados, construídos e testados na Terra antes de serem lançados em uma órbita estável e implantados em sua configuração operacional final”, disse Bill Carter, gerente do programa NOM4D no escritório de ciências de defesa da DARPA, no mesmo comunicado. “Essas restrições são particularmente agudas para grandes estruturas, como painéis solares, antenas e sistemas ópticos, onde o tamanho é fundamental para o desempenho”.
A criação de estruturas mais complexas no espaço provavelmente exigirá construí-las no local, assim como a Estação Espacial Internacional foi montada peça por peça. Mas em maior grau do que a construção da ISS, que envolveu astronautas realizando dezenas de caminhadas espaciais com a assistência do braço robótico Canadarm2, as futuras instalações de fabricação no espaço provavelmente usarão tecnologias robóticas quase exclusivamente. Além disso, as instalações futuras terão a tarefa de usar matérias-primas, em vez de componentes pré-montados como os que compõem a ISS.
A DARPA enfatizou que o programa NOM4D não pretende lançar matérias-primas para o espaço, coletar amostras lunares ou construir estruturas ainda. O programa permitirá uma potencial “experimentação orbital” em “potenciais esforços de acompanhamento” nos próximos 10 a 20 anos, afirmou a agência. Por enquanto, porém, estão previstas três fases iniciais.
“Durante a Fase 1, os executores do programa são encarregados de atender às metas de eficiência estrutural rigorosas que suportam um painel solar de classe megawatt”, afirmou a DARPA. “Na Fase 2, as equipes têm a tarefa de aumentar a eficiência de massa e demonstrar a fabricação de precisão para refletores de radiofrequência. Na fase final, os artistas são encarregados de demonstrar precisão para refletores infravermelhos.”
A lista completa de materiais no espaço e destinatários de fabricação e suas tarefas, nas palavras da DARPA, incluem:
- HRL Laboratories, LLC, Malibu, Califórnia, desenvolvendo novos processos de fabricação sem matriz para fazer elementos mecânicos orbitais e estruturas coladas em órbita.
- Universidade da Flórida, Gainesville, Flórida, desenvolvendo materiais preditivos e modelos de processos correlativos para permitir o uso em órbita da formação a laser.
- Universidade de Illinois Urbana-Champaign, Champaign, Illinois, desenvolvendo um processo de formação de compósitos no espaço de alta precisão utilizando polimerização frontal autoenergizada.
- Physical Sciences, Inc., Andover, Massachusetts, desenvolvendo a fabricação contínua de estruturas mecânicas vitrocerâmicas derivadas de regolito para uso em aplicações orbitais de grande escala.
- Teledyne Scientific Company, LLC, Thousand Oaks, Califórnia, construindo um banco de dados abrangente de propriedades de materiais de regolito modificado por aditivo para uso em estruturas orbitais de precisão de expansão térmica controlada.
A lista de projetos com eficiência em massa para destinatários de fabricação no espaço e suas tarefas, nas palavras da DARPA, é:
- Universidade de Michigan, Ann Arbor, Michigan, explorando novas abordagens de projeto para estruturas espaciais com eficiência de massa, alta precisão, estáveis e resilientes com base em conceitos de metamateriais e metaamortecimento.
- Opterus Research and Development, Inc., Loveland, Colorado, desenvolvendo projetos para estruturas de grande escala com eficiência de massa extrema, otimizadas para resiliência e mobilidade.
- Instituto de Tecnologia da Califórnia, Pasadena, Califórnia, projetando novas arquiteturas híbridas de tensão e flexão e componentes estruturais com resposta mecânica altamente anisotrópica.
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