A premiada câmera da NASA revoluciona a forma como vemos o invisível

Imagine tentar fotografar o vento. Isso é semelhante ao que os engenheiros da NASA lidaram durante um esforço recente para estudar como o ar se move em torno de aviões, foguetes e outros tipos de veículos aeroespaciais. O ar é invisível, mas a nossa compreensão de como ele flui é crucial para a construção de aeronaves melhores e mais seguras.

Durante 80 anos, os pesquisadores usaram uma técnica chamada “imagem Schlieren focada”. Pense nisso como um sistema de câmera especial que pode “ver” o movimento do ar, detectando pequenas mudanças em sua densidade. É o mesmo efeito que permite ver ondas de calor subindo do pavimento quente em um dia ensolarado – só que com muito mais precisão.

O sistema Self-Aligned Focusing Schlieren (SAFS) é uma virada de jogo. É uma ferramenta de visualização compacta, de baixo custo e fácil de usar, menos complexa que os sistemas Schlieren de focagem tradicionais.

“O que torna esta descoberta convincente é o efeito cascata”, disse Brett Bathel da NASA, que inventou o SAFS juntamente com o colega engenheiro Joshua Weisberger no Langley Research Center da agência em Hampton, Virgínia. “Quando os pesquisadores conseguem ver e compreender o movimento aéreo de maneiras que antes eram difíceis de alcançar, isso leva a melhores projetos de aeronaves e voos mais seguros para todos.”

A mudança de sistemas mais antigos para SAFS em túneis de vento e outros ambientes de pesquisa especializados permite que os engenheiros aeroespaciais coletem dados de visualização de fluxo em alta velocidade de forma mais eficiente, com menos tempo de inatividade das instalações e custos mais baixos. Para a indústria da aviação, abre portas a novas descobertas, revolucionando potencialmente a forma como projetamos tudo, desde aviões comerciais a naves espaciais.

Com o SAFS em sua caixa de ferramentas, a NASA também está melhor posicionada para cumprir os objetivos de sua missão relacionados à eficiência e segurança na aviação e no espaço. Os pesquisadores estão usando o SAFS para capturar a separação do fluxo no Modelo de pesquisa comum de alta elevaçãouma ferramenta para melhorar a precisão com que podemos prever o desempenho de decolagem e pouso de novas aeronaves. E está ajudando-os a investigar estruturas de células de choque – formas de diamante que se formam em plumas de escapamento – para o Sistema de lançamento espacial modelo.

A tecnologia da NASA já está sendo utilizada em todo o mundo, adotada por mais de 50 instituições em mais de 8 países, desde Notre Dame até a Universidade de Liverpool. As empresas continuam licenciando a tecnologia e versões comerciais estão chegando ao mercado.

O impacto foi tão significativo que os pesquisadores da NASA ganharam vários prêmios. A R&D World deu à SAFS um lugar no seu 2025 R&D 100 Awards, selecionado por um painel de especialistas globais.

A NASA também nomeou o SAFS como Invenção do Ano do Governo da NASA em 2025, o maior prêmio que a agência concede a tecnologias inovadoras.

Para entender por que o SAFS é tão importante, você precisa saber com o que os pesquisadores trabalhavam antes.

A antiga configuração de imagem Schlieren focada exigia que os pesquisadores tivessem acesso a ambos os lados do que estavam testando. Eles precisavam configurar grades separadas de fontes de luz em cada lado e alinhá-las perfeitamente umas com as outras. É o equivalente a alinhar duas telas de janela em lados opostos de uma sala para que seus padrões correspondam exatamente.

A configuração de um desses sistemas poderia levar semanas de ajustes meticulosos, e se alguém acidentalmente batesse no sistema ou precisasse fazer um ajuste? Recomeçar.

Entre no sistema SAFS. Em 2020, os investigadores da NASA fizeram uma pergunta crítica: o que aconteceria se conseguissem eliminar toda essa complexidade utilizando as propriedades da própria luz?

A solução? Polarização da luz. Seus óculos de sol polarizados funcionam filtrando a luz em direções específicas. O sistema SAFS faz algo semelhante, usando a polarização da luz para criar o mesmo efeito que a antiga e complicada configuração de grade dupla. O sistema SAFS requer acesso apenas a um lado do objeto que você está testando. E, em vez de necessitar de duas grelhas separadas que devem estar perfeitamente alinhadas, utiliza apenas uma grelha que cumpre uma função dupla.

O que costumava levar semanas para ser configurado agora leva apenas alguns minutos. Precisa fazer ajustes? Sem problemas. O sistema SAFS pode ajustar a sensibilidade, alterar seu campo de visão ou ajustar o foco instantaneamente. O sistema é compacto e imune a vibrações (adeus, recomeçando-porque-alguém-passou).

Às vezes, os avanços revolucionários não resultam do acréscimo de complexidade, mas da descoberta de novas soluções criativas para problemas antigos. O SAFS é a prova de que há sempre espaço para inovação — e esta já está a deixar a sua marca no mundo.

O trabalho no SAFS foi apoiado pelo escritório de portfólio de Avaliação e Teste de Capacidades de Aerociências da NASA e Projeto de Ferramentas e Tecnologias Transformacionaisque trabalha para desenvolver novas ferramentas computacionais para ajudar a prever o desempenho das aeronaves. O projeto faz parte do Programa de Conceitos Aeronáuticos Transformativos da NASA, sob sua Diretoria de Missão de Pesquisa Aeronáutica.