NASA vê estagiários enfrentando desafios do mundo real na exploração lunar

O Programa de Estágio de Aprimoramento em Ciências da Terra (SEES) da NASA STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática) no Centro de Pesquisa Espacial da Universidade do Texas coloca alunos do ensino médio em pequenas equipes de pesquisa focadas em missões, orientadas pela NASA, acadêmicos e especialistas da indústria. Durante o verão de 2026, a equipe da SEES Mission Architecture Tool for Research, Integration, and eXploration (MATRIX) concentrou-se na aplicação de um método para medir a massa do propelente em microgravidade, onde o combustível líquido adere às paredes do tanque em vez de se depositar – um desafio central para as missões Artemis da NASA.

A equipe MATRIX foi orientada pelo Dr. Kevin Crosby, que, junto com colegas da NASA, desenvolveu a abordagem Modal Propellant Gauging (MPG) para medição de massa de propelente por microgravidade no Carthage College em Kenosha, WI. O MPG utiliza a resposta acústica dos tanques de propelente para estimar a massa de combustível dentro de um tanque. O método foi usado com sucesso em vários experimentos de voos espaciais e está programado para demonstração na missão Intuitive Machines IM-3. O módulo de aterrissagem IM-3, Trinity, está programado para pousar na Lua na região Reiner Gamma em 2027. A equipe desenvolveu modelos para prever quando o MPG pode fazer leituras confiáveis ​​durante a missão, dando aos estagiários experiência direta com uma tecnologia que se prepara para voos espaciais e operações na superfície lunar.

Reconstruindo uma missão lunar a partir de dados públicos

A equipe MATRIX confiou inteiramente em fontes disponíveis publicamente, incluindo dados de missão publicados pela Intuitive Machines. O Centro de Navegação e Informações Auxiliares (NAIF) do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA forneceu registros detalhados de trajetória para as missões IM-1 e IM-2. Ao comparar a trajetória de voo reconstruída da espaçonave IM-2 com um modelo de seu movimento sem empuxo do motor, a equipe identificou queimaduras no motor e estimou a mudança na velocidade associada a cada queima.

Como a trajetória completa do IM-3 não é pública, a equipe escreveu um algoritmo de reconstrução usando dados de voo publicados do IM-1 e IM-2. Para modelar o comportamento dos fluidos, a equipe executou simulações de dinâmica de fluidos computacional (CFD) para estimar a dinâmica de deslizamento dentro dos tanques e conduziu simulações de Monte Carlo para prever a gama de possíveis estados do propelente.

Identificando janelas para medição

A análise da equipe mostrou que o MPG pode fazer leituras confiáveis ​​durante as duas queimaduras primárias, Inserção de Órbita Lunar (LOI) e Descida Motorizada, e em alguns casos durante a Inserção de Órbita de Descida. A massa inicial da espaçonave teve o maior efeito na duração de cada janela de medição. A equipe MATRIX também identificou oportunidades de lançamento de candidatos IM-3 para 2027 e produziu uma análise de pouso para o local Reiner Gamma que mostrou a distribuição de possíveis locais de pouso próximos ao alvo.

Apresentando à Comunidade Científica

A equipe informou o grupo de propulsão da Intuitive Machines, orientando os engenheiros sobre seus métodos e resultados e demonstrando que uma análise rigorosa de uma missão lunar ativa poderia ser construída a partir de dados públicos. Os alunos apresentaram sua pesquisa, “Modelos Computacionais para Estimar Janelas de Medição de Propelente Modal (MPG) na Missão Intuitive Machines IM-3”, no Simpósio Anual SEES e na Conferência Anual do Wisconsin Space Grant Consortium. A equipe se apresentará novamente na Reunião Anual da American Geophysical Union (AGU) em São Francisco, em dezembro de 2026.

“Esta equipe do ensino médio, em um período de menos de um mês, desenvolveu um profundo conhecimento e facilidade com métodos avançados que rivalizam com os estudantes de pós-graduação avançados na área”, disse Crosby. “Seu produto de trabalho é excepcional, e sua apresentação aos engenheiros da Intuitive Machines impressionou a todos com a sofisticação e a criatividade de seu trabalho. O programa SEES tem proporcionado consistentemente um ambiente único para os alunos demonstrarem que podem alcançar muito mais do que lhes é pedido, mesmo nas aulas mais avançadas.”

O programa SEES oferece aos alunos do 11º e 12º ano experiência direta com os dados, ferramentas e métodos analíticos usados ​​na indústria aeroespacial. Ao aplicar dados da NASA e de missões comerciais a uma missão lunar ativa, a equipe MATRIX contribuiu com análises relevantes para o gerenciamento de propulsores, uma capacidade necessária para reabastecimento no espaço, depósitos de combustível e exploração sustentada da Lua e além. Obrigado a todos os mentores, assistentes de projeto e voluntários que tornaram o SEES possível durante mais de uma década.

A equipe da Arquitetura da Missão SEES (MATRIX):
Raiymbek Abdykalykov, The Woodlands, Texas
Emmanuel Bravo, Boca Raton, Flórida
Winston Huang, São Francisco, CA
Adrianna Krajnovic, Dallas, Texas
Marco Lo Cícero, Tomball, Texas
Henry Martin, Milwaukee, Wisconsin
Reva Paul, Belém, PA
Swayam Sahoo, North Chelmsford, MA

Mentor do Projeto: Dr. Kevin M. Crosby, Carthage College e Wisconsin Space Grant Consortium
Assistente de Projeto: Mauro Esquivel, professor de matemática, McAllen, TX

Para mais informações, visite: https://www.csr.utexas.edu/sees-internship/

O projeto SEES é apoiado pelo acordo de cooperação da NASA número NNH15ZDA004C e faz parte do programa da NASA Ativação Científica Portfólio de programas, que conecta alunos a experiências científicas autênticas da NASA por meio de parcerias com educadores e organizações comunitárias.