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| O conceito do artista retrata a montagem estrutural e novos experimentos de processo de formação de compósitos a serem conduzidos no espaço em 2026 durante a Fase 3 do programa NOM4D da DARPA. Fonte: Universidade de Illinois Urbana-Champaign |
Com base no excelente progresso técnico das equipes de pesquisa até o momento, a DARPA dinamizou a terceira e última fase de seu programa NOM4D (pronuncia-se nō-mad)[1] desde testes de laboratório adicionais planejados até a realização de duas demonstrações orbitais em pequena escala para avaliar novos materiais e processos de montagem no espaço.
À medida que as empresas espaciais comerciais continuam a expandir o acesso à órbita para as necessidades econômicas e de segurança nacional dos EUA, um grande obstáculo para a construção de estruturas de grande escala em órbita permanece: os limites de tamanho e peso impostos pela carenagem de carga de um foguete. Em 2022, a DARPA introduziu o NOM4D para quebrar esse molde de restrição de carga, explorando um novo paradigma. Em vez de dobrar ou compactar estruturas para encaixá-las em uma carenagem de foguete para ser desenrolada ou implantada no espaço, a DARPA propôs armazenar novas matérias-primas leves na carenagem do foguete que não precisam ser endurecidas para o lançamento. A intenção dessa abordagem é permitir a construção em órbita de estruturas muito maiores e mais eficientes em massa do que jamais caberiam em uma carenagem de foguete. Além disso, esse conceito permite projetos de estruturas com eficiência de massa que cederiam sob seu próprio peso na Terra, mas são otimizados para o ambiente de baixa gravidade do espaço.
"O Caltech [Instituto de Tecnologia da Califórnia] e a Universidade de Illinois Urbana-Champaign demonstraram enormes avanços nas duas primeiras fases e agora fizeram parceria na Fase 3 com empresas de lançamento espacial para realizar testes no espaço de seus novos processos e materiais de montagem", disse Andrew Detor, gerente do programa DARPA NOM4D. "Originalmente, a Fase 3 seria sobre fazer as coisas com mais precisão no laboratório do que fizemos na Fase 2. Mas dissemos: 'Sabe, a maturidade está lá, e haveria mais impacto se pegássemos as capacidades que temos agora e realmente as demonstrássemos no espaço para mostrar que isso pode ser feito'. Forçar os artistas a fazer uma demonstração no espaço significa que eles não podem simplesmente varrer os desafios para debaixo do tapete como fariam em um laboratório. É melhor você descobrir como ele vai sobreviver no ambiente espacial."
A Caltech está focada em projetos de eficiência de massa para fabricação no espaço e se uniu à Momentus Inc. para demonstrar sua tecnologia a bordo do Momentus Vigoride Orbital Services Vehicle, lançado em órbita baixa da Terra na missão SpaceX Falcon 9 Transporter-16 programada para fevereiro de 2026.
O experimento da Caltech será de "voo livre", o que significa que não envolverá o envolvimento humano uma vez estabelecido em sua órbita. As câmeras integradas fornecerão monitoramento em tempo real do progresso da montagem estrutural à medida que um dispositivo robótico de pórtico monta de forma autônoma longarinas de fibra composta leve (tubos finos) em uma treliça circular de 1,4 metro de diâmetro para simular a estrutura arquitetônica de uma abertura de antena. Pense nisso como uma montagem robótica autônoma de uma estrutura K'Nex ou Tinkertoy de alta tecnologia para provar em pequena escala que o conceito e os materiais de fabricação funcionam conforme projetado no espaço.
"A demonstração da Caltech não construirá uma antena de radiofrequência (RF) com os componentes eletrônicos necessários; em vez disso, nos mostrará se sua tecnologia de montagem funciona no espaço e se eles podem construir uma estrutura usando tubos compostos finos com material de malha de RF substituto pendurado no interior da treliça do perímetro ", disse Detor. "Se a tecnologia de montagem for bem-sucedida, este seria o primeiro passo para a construção de estruturas espaciais muito grandes no futuro."
A Universidade de Illinois Urbana-Champaign está focada em materiais e fabricação no espaço e desenvolveu um processo de conformação de compósitos de alta precisão no espaço. Eles fizeram uma parceria com a Voyager Space visando o lançamento para a Estação Espacial Internacional a bordo da Missão de Reabastecimento Comercial NG-24 da NASA, provisoriamente programada para abril de 2026. Sua demonstração ocorrerá no módulo Bishop Airlock anexado à estação espacial.
"A equipe da Universidade de Illinois realizará demonstrações de sua tecnologia usando uma manga de fibra de carbono que fica plana - como uma daquelas armadilhas de dedo com as quais você brincava quando criança - mas é feita de fibra de carbono que se torna a estrutura reforçada endurecida mais tarde no processo", disse Detor. "Então eles têm um monômero líquido, que são moléculas que não polimerizaram, então ainda não são sólidas. A química desses monômeros é realmente projetada para o lançamento espacial - tem a vida útil de que você precisa e é capaz de sobreviver às temperaturas no espaço.
"A equipe da UIUC desenvolveu uma maneira única de desencadear a reação química de polimerização ou endurecimento. O processo para a maioria dos epóxi reforçados com fibra de carbono, como seus esquis ou sua raquete de tênis podem ser feitos, envolve ensacar toda a estrutura, infundir resina na pré-forma de fibra de carbono e colocar tudo em uma autoclave para aquecê-lo. Se você deseja construir uma grande estrutura no espaço, não tem uma autoclave de 100 metros na qual possa colocar algo para aquecê-la. Então, eles desenvolveram o que é chamado de método de 'polimerização frontal', onde você apenas acende uma extremidade do interior do tubo e a reação se autopropaga, enrijecendo os tubos de carbono sem aquecer toda a estrutura. Em teoria, você poderia estender o processo para produzir estruturas muito grandes assim que o processo de polimerização começar. Você só seria limitado pela quantidade de matéria-prima que entra no processo."
Uma terceira equipe na Fase 3 do NOM4D, a Universidade da Flórida, não está envolvida nas demonstrações no espaço, mas está trabalhando em técnicas inovadoras de dobra de chapas metálicas a laser que podem fornecer valiosas possibilidades de fabricação no espaço.
"A Universidade da Flórida está amadurecendo a capacidade de dobrar metal usando lasers e está trabalhando em estreita colaboração com o Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, para compartilhar seus aprendizados", disse Detor. "A Marshall tem um portfólio de processamento espacial a laser para soldagem e corte de metais, e recentemente visitamos suas instalações para mostrar a eles o trabalho da Universidade da Flórida e adicionar metal de dobra ao mix de capacidades."
À medida que a NASA e as empresas comerciais imaginam e desenvolvem planos para uma economia lunar e baseada no espaço do futuro, um grande interesse de segurança nacional é a consciência situacional espacial - especialmente no vasto espaço cislunar, a região entre a Terra e a Lua.
"O NOM4D pretende dar o primeiro pequeno passo para demonstrar novas tecnologias para ver se a montagem em órbita de grandes estruturas é possível", disse Detor. "Estamos abrindo caminho para um ecossistema de fabricação no espaço.
Se formos bem-sucedidos, podemos esperar ampliar esse tipo de tecnologia para, eventualmente, construir antenas de RF baseadas no espaço com diâmetro de 100 metros ou mais, o que melhoraria significativamente nossa consciência situacional da atividade na região cislunar e além. Também podemos imaginar as tecnologias NOM4D permitindo outras estruturas massivas em órbita, como estações de reabastecimento para espaçonaves comerciais ou governamentais, fazendas de painéis solares baseados em espaço e muitas outras aplicações comerciais e de segurança nacional.
[1] NOM4D significa Novel Orbital and Moon Manufacturing, Materials, and Mass-efficient Design. As duas primeiras fases do programa incluíram equipes que analisaram o regolito lunar (usando simuladores baseados na Terra) como uma matéria-prima potencial para fabricação em órbita, mas a fase final é focada exclusivamente em materiais baseados na Terra e processos de fabricação para testes no espaço. Nenhuma tecnologia baseada na Lua está sendo buscada no NOM4D.
Fonte: https://www.darpa.mil