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 Voo Espacial 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 do tamanho aproximado de uma grande caixa de sapatos. A missão testará um único sistema de propulsão integrado que usa um tanque de combustível comum para alimentar dois tipos diferentes de motores.
O Dr. Nehemiah Williams, gerente de projeto da demonstração na NASA, se prepara para iniciar os testes do hardware de voo da missão em uma sala limpa no Centro de Voo Espacial 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 carregam dois sistemas de propulsão separados para navegar: um sistema químico de alto empuxo para movimentos rápidos, como a entrada em órbita, e um sistema elétrico de baixo empuxo para manobras lentas e altamente eficientes, como manter uma posição. Isso exige múltiplos tanques de combustível e uma tubulação pesada, que consome espaço e peso valiosos.
A espaçonave em desenvolvimento usa 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 missões futuras, isso significa mais espaço para instrumentos científicos e a possibilidade de lançamento em foguetes menores e menos caros.
Transformar esse conceito em voo exige um esforço colaborativo em âmbito nacional. Embora o Marshall da NASA gerencie a missão, a espaçonave depende de propulsores de eletrospray desenvolvidos pelo Massachusetts Institute of Technology, de um módulo de propulsão química construído pela Plasma Processes, e de um barramento de espaçonave integrado pelo Georgia Institute of Technology.
“Há muitos detalhes soltos, e muitos desafios pequenos e alguns grandes”, disse Nehemiah Williams, gerente de projeto da demonstração no Marshall da NASA. “Mas garantir a funcionalidade do sistema de propulsão em 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 terrestre baixa, ela precisa passar por uma bateria de testes em solo. Nos últimos meses, a equipe de engenharia do Marshall submeteu o hardware de voo a uma série de testes dentro do Laboratório de Serviço 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 de hélio pressurizado na espaçonave dentro de uma câmara de vácuo para garantir a integridade das vedações da espaçonave, comprovando com sucesso que essas vedações funcionavam conforme o esperado. 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.
A equipe também submeteu a espaçonave a testes de vácuo térmico. O espaço é um ambiente implacável, caracterizado por uma total ausência de ar e por extremas variações de temperatura. Ao colocar a espaçonave dentro de uma câmara de vácuo especializada que reproduz essas condições severas, os engenheiros podem garantir que a eletrônica, os propulsores e os sistemas mecânicos funcionarão normalmente uma vez em órbita.
Além disso, a espaçonave passou por um teste de rotação. Assim como um pneu de carro, uma espaçonave precisa estar perfeitamente balanceada. 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 do sistema, integrará os painéis solares da espaçonave e enviará o hardware para seu destino de lançamento.
A missão ASCENT Propulsion Dual Mode está prevista para ser lançada não antes de 1 de outubro, como carga útil a bordo de um foguete SpaceX Falcon 9, a partir da Base da Força Espacial de Vandenberg, na Califórnia.
Uma vez implantada em uma órbita 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 manobras químicas e elétricas curtas. Em caso de sucesso, a espaçonave passará vários meses realizando múltiplas manobras de elevação e redução de órbita, alternando entre seus motores de alto empuxo e baixo empuxo, para comprovar que o conceito de duplo modo funciona no espaço.
A missão ASCENT Propulsion Dual Mode é gerenciada e financiada pelo programa 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.
Fonte original: nasa.gov
