NASA testa propulsão de modo duplo CubeSat antes do lançamento

A propulsão de naves espaciais 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 Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, completaram recentemente uma série rigorosa 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 de vôo de uma espaçonave do tamanho de uma grande caixa de sapatos. A missão testará um sistema de propulsão único e integrado que utiliza um tanque de combustível comum para alimentar dois tipos diferentes de motores.

Normalmente, as espaçonaves carregam dois sistemas de propulsão separados para navegar: 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 requer vários tanques de combustível e encanamentos pesados, que consomem espaço e peso valiosos.

A espaçonave em desenvolvimento usa um único propelente não tóxico chamado ASCENT. Ao alimentar um motor de combustão de alto empuxo e propulsores de eletropulverização de baixo empuxo a partir de um tanque central, a espaçonave economiza massa e volume críticos. Para missões futuras, isto significa mais espaço para instrumentos científicos e a capacidade de lançamento de foguetes menores e mais baratos.

Colocar este conceito em prática requer um esforço colaborativo em todo o país. Enquanto a NASA Marshall gerencia a missão, a espaçonave depende de propulsores de eletropulverização desenvolvidos pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts, um módulo de propulsão química construído pela Plasma Processes e um ônibus espacial integrado pelo Instituto de Tecnologia da Geórgia.

“Há muitas probabilidades e fins, e muitos pequenos desafios e alguns grandes”, disse Nehemiah Williams, gerente do projeto de demonstração na NASA Marshall. “Mas garantir a funcionalidade do sistema de propulsão em todas essas equipes diferentes 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 deve passar por uma bateria de testes no solo. Nos últimos meses, a equipe de engenharia da Marshall testou o hardware de vôo dentro do Laboratório de Integração e Manutenção de Pequenas Naves Espaciais 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 da espaçonave dentro de uma câmara de vácuo para garantir a integridade das vedações da espaçonave, provando com sucesso que essas vedações estavam funcionando conforme 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.

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

Além disso, a espaçonave passou por um teste de rotação. Assim como o 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. Isto 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 seus painéis solares captem com precisão os raios solares.

Com os testes ambientais e físicos já concluídos, a missão entra na fase final de preparação. A equipe concluirá as verificações finais do sistema, integrará os painéis solares da espaçonave e enviará o hardware ao destino de lançamento.

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

Uma vez implantada 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 breves manobras químicas e elétricas. Se for bem-sucedida, a espaçonave passará vários meses realizando múltiplas manobras de subida e descida em órbita, alternando entre seus motores de alto e baixo empuxo para provar que o conceito de modo duplo funciona no espaço.

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