Nova tecnologia da NASA imita o frio extremo da noite lunar

À medida que a NASA pretende explorar a Lua, Marte e mais além, os investigadores devem desenvolver materiais capazes de suportar as temperaturas extremas encontradas no espaço e noutros planetas e nas suas luas. Em condições frias, a borracha pode quebrar como o vidro, as placas de circuito podem falhar e as conexões elétricas podem congelar e quebrar.

Obter uma compreensão mais profunda de como os materiais respondem a esses extremos de temperatura é fundamental – especialmente porque a NASA procura construir seu Base Lunar no Pólo Sul lunar, onde as temperaturas da superfície oscilam dramaticamente, desde um calor escaldante durante o dia até um frio intenso à noite. Os pesquisadores desenvolveram um método inovador para testar como os materiais resistem ao frio extremo do espaço. Engenheiros do Glenn Research Center da NASA em Cleveland inventaram o Lunar Environment Structural Test Rig (LESTR), uma máquina que pode testar materiais, eletrônicos e outros hardwares de vôo em temperaturas tão baixas quanto 40 Kelvin, ou cerca de –388 graus Fahrenheit.

“Assim como nenhum edifício é construído sem saber exatamente como os materiais de construção se comportam, nenhuma missão espacial está completa sem um projeto estrutural robusto que depende do conhecimento de como os materiais usados ​​dentro dele se comportam”, disse Ariel Dimston, líder técnico do LESTR na NASA Glenn.

Tradicionalmente, a NASA tem usado um processo que envolve líquidos superfrios – chamados criógenos líquidos – para testar como os materiais respondem ao frio extremo. Esses líquidos, como nitrogênio, hidrogênio e hélio, são alguns dos materiais mais frios da Terra e são armazenados em tanques especializados. Os engenheiros os utilizam para resfriar materiais durante os testes e coletar dados para ver seu desempenho.

“O que torna o LESTR especial é que toda a plataforma opera em um vácuo completamente seco: sem nitrogênio líquido, sem hélio líquido, sem nada líquido”, disse Dimston. “Este é o primeiro equipamento de testes mecânicos que escapa de todos os desafios envolvidos com fluidos criogênicos.”

O LESTR adota uma nova abordagem ao usar um refrigerador de alta potência, chamado criocooler, para remover o calor sem usar nenhum líquido. Isso cria o primeiro ambiente de teste criogênico “seco” na indústria de testes mecânicos. Este novo equipamento de teste é mais seguro e acessível do que os métodos tradicionais e permite aos cientistas testar materiais numa gama muito mais ampla de temperaturas, disse Dimston.

“Ao deixar para trás o criogênio líquido, você não precisa mais de equipamentos de manuseio especializados, como orvalhos, aquecedores úmidos ou válvulas”, disse Dimston. “Você não precisa mais de sensores de deslocamento de oxigênio e outros sistemas de segurança que acrescentam tempo, complexidade e custo ao processo, pois sem esses criogênios eles não são mais necessários.”

Dimston e sua equipe estão trabalhando com programas e projetos da NASA para testar materiais usando o novo aparelho. A equipe tem testado fios que um dia poderão ser tecidos em tecidos usados ​​em trajes espaciais da próxima geração e está procurando desenvolver materiais avançados para pneus de rover, incluindo um novo metal que pode retornar à sua forma original depois de ser dobrado, esticado, aquecido e resfriado. Esta tecnologia de liga com memória de forma poderia ajudar futuros rovers a viajar pelas superfícies irregulares e rochosas da Lua e de Marte sem o risco de pneus furados.

Os pesquisadores da NASA passaram mais de dois anos projetando e construindo a primeira versão da tecnologia – LESTR 1 – e atualmente estão construindo seu gêmeo, LESTR 2. Em parceria com a Fort Wayne Metals, a NASA entregou o LESTR 1 às instalações da empresa em Fort Wayne, Indiana, onde especialistas irão usá-lo para testar materiais de liga com memória de forma para as temperaturas extremas presentes na Lua.

“Estamos trabalhando para desenvolver uma liga com memória de forma de próxima geração que seja capaz de funcionar em temperaturas de até 40 Kelvin, uma das regiões mais frias que poderíamos visitar com a capacidade do rover”, disse o Dr. Santo Padula II, investigador principal do LESTR na NASA Glenn. “Com esta plataforma, podemos testar como as ligas com memória de forma se comportarão nas áreas mais frias da Lua e de Marte. Esse será um grande dia para nós: podermos ver como são as suas propriedades a temperaturas tão baixas – algo que nunca vimos antes.”

Além do LESTR, a NASA Glenn outras instalações de teste de solo de classe mundial que imitam ambientes como o vácuo do espaço, a microgravidade a bordo da Estação Espacial Internacional, a panela de pressão sulfúrica que é Vénus, ou o terreno da Lua e de Marte.

Glenn lidera a agência em testes de materiais avançados e no espaço gerenciamento de fluidos criogênicosdesempenhando um papel vital no desenvolvimento de tecnologias para a futura exploração espacial.

Para obter mais informações sobre o novo equipamento de teste de Glenn, visite Página da LESTR.