Através de Programa Artemisa NASA retornará astronautas à superfície lunar pela primeira vez desde Apolo 17 pousou em 1972. Além desta missão histórica, programada para setembro de 2026, a NASA planeja estabelecer a infraestrutura que permitirá missões anuais à Lua, eventualmente levando a uma presença humana permanente lá. Como abordamos em um artigo anterior, isso levará a uma enorme demanda por sistemas de entrega de carga que atendam aos requisitos logísticos, científicos e técnicos das equipes envolvidas na exploração.
Além dessa capacidade de entregar equipes e carga, há também a necessidade de sistemas de transporte que atendam às necessidades logísticas e auxiliem nos esforços de exploração. Esses requisitos foram delineados em um white paper da Moon to Mars Architecture de 2024 intitulado “Motoristas e necessidades da mobilidade lunar.” Continuando com o “Carga de superfície lunar,” este whitepaper aborda a necessidade de infraestrutura lunar que permitirá a movimentação de astronautas e cargas úteis de locais de pouso para onde eles são mais necessários. Como de costume, eles identificaram uma lacuna crítica entre as capacidades atuais e o que é esperado.
Mais uma vez, os autores citam a necessidade de sistemas de mobilidade condizentes com os objetivos da NASA, conforme detalhado no Documento de definição de arquitetura da Lua para Marte (ADD). Como eles indicam, análises recentes de operações de superfície integradas destacaram a importância de sistemas de transporte que podem mover cargas de pontos de entrega para pontos de uso pela superfície lunar. Isso pode variar de “logística de tripulação e consumíveis a demonstrações de ciência e tecnologia, a infraestrutura em larga escala que requer realocação de precisão”.
Em suma, além de módulos de pouso capazes de entregar tripulações, suprimentos, experimentos e habitats, o programa Moon to Mars da NASA também requer veículos e redes de suporte que possam entregá-los do ponto A ao ponto B. Como eles afirmam, os elementos de mobilidade atualmente definidos são principalmente para uso da tripulação ou são limitados em mobilidade. Isso inclui elementos como o Veículo de terreno lunar (LTV) e o Rover pressurizado (PR) – que são elementos do Acampamento Base de Artemis – e missões robóticas contratadas através do Serviços comerciais de carga lunar (CLPS) programa.
Além disso, as necessidades e os desafios que surgirão à medida que o Programa Artemis se desenrola são divididos em três segmentos: Retorno Lunar Humano (HLR), Exploração Fundamental (FE) e Evolução Lunar Sustentada (SLR). O segmento HLR inclui o Ártemis III missão, atualmente programada para setembro de 2026, onde uma tripulação de dois pousará na superfície lunar usando uma Starship HLS. O segmento FE coincidirá com Ártemis IV e Ártemis V (2028 e 2030), onde o tamanho da tripulação será expandido de dois para quatro, e a infraestrutura necessária será expandida.
Depois disso, durante o segmento SLR, a NASA planeja montar uma missão por ano e estabelecer um habitat lunar permanente. Ao longo desse período, as demandas por cargas úteis e sistemas de transporte excederão as capacidades atuais, limitadas a 15.000 kg (33.070 lbs) de carga. Semelhante ao que a NASA relatou em seu whitepaper Lunar Surface Cargo, atingir os principais objetivos da missão exigirá cargas de tamanhos e massas além dessas capacidades, criando a necessidade de soluções adicionais.
Separação e Transporte
Como os autores afirmam, um grande problema na superfície lunar que afeta a mobilidade é a necessidade de separação entre os locais de pouso e os pontos de uso. Essa separação é motivada por vários fatores, incluindo objetivos científicos, condições de iluminação e considerações de segurança. Em suma, os veículos da tripulação, habitats e infraestrutura essencial serão posicionados a uma distância dos locais de pouso para não serem afetados pela escuridão causada pela sombra dos módulos de pouso, contaminação pelos módulos de pouso e regolito ou ejeção de explosão criada por plumas de motor. Com base no nível de preocupação, as distâncias de separação são divididas em três níveis:
- Separação da sombra do módulo de pouso (dezenas de metros; dezenas de jardas)
- Restrições de ejeção da explosão do módulo de pouso devido à separação entre o módulo de pouso e a infraestrutura existente ou à subida do módulo de pouso (>1.000 m; ~1.090 jardas)
- Suporte para agregação de elementos em zonas de habitação ideais a partir de áreas de pouso regionais disponíveis
(até 5.000 m; ~5.470 jardas)
Além disso, a arquitetura da missão Lua a Marte da NASA enfatiza a necessidade de Utilização de Recursos In-Situ (ISRU), como gelo de água, regolito e minerais. A NASA também reconhece a necessidade de selecionar locais de habitação e hibernação que minimizem a exposição à escuridão das sombras causadas pela topografia local e pela inclinação do Sol durante as noites lunares (que duram duas semanas de cada vez). Isso é mais fácil em elevações mais altas e no topo de cristas de crateras. Isso requer duas coisas:
- Os locais de exploração, habitação e energia precisarão estar localizados longe dos locais de pouso e ISRU
- As travessias do desembarque até as zonas habitacionais podem encontrar declives de até 20 graus
Como afirmam os autores, esses desafios sobrepostos podem ser enfrentados garantindo que os sistemas estejam em funcionamento para que os elementos da missão possam se afastar dos módulos de pouso quando forem implantados na superfície:
“Isso poderia ser feito usando sistemas de mobilidade independentes ou integrados. A frequência de travessias entre locais de declive e de declive seria conduzida pela cadência com que os módulos de pouso entregam carga à superfície lunar e pela massa que um dado sistema de mobilidade pode transportar em cada travessia. Operações de arquitetura integrada necessitarão de realocação não trivial e intervalos de agregação para carga e ativos.”
Capacidades de transporte
Durante o segmento FE do Programa Artemis, a NASA planeja expandir as equipes de superfície de duas para quatro, que precisarão operar na superfície por cerca de 30 dias. Isso exigirá uma ampla gama de necessidades de mobilidade que possam acomodar cargas úteis de vários tamanhos e massas e em uma variedade de distâncias. Isso inclui:
- Demonstrações tecnológicas menores: 500 a 2000 kg (~1100 a 4410 lbs)
- Elementos logísticos por missão de superfície tripulada: 2.000 a 6.000 kg (~4.410 a 13.230 lbs)
- Sistemas de Habitação: 12.000 a 15.000 kg (~26455 até 33.070 libras)
Os autores reconhecem que os elementos de mobilidade atuais podem fornecer algumas capacidades de realocação de carga – o LTV, por exemplo, pode acomodar 800 kg (~1764 lbs) de carga quando não tripulado. No entanto, de acordo com a análise da equipe da NASA, a capacidade de mobilidade fica aquém da demanda em 1.000 a 15.000 kg (2.200 a 33.070 lbs) por ativo para alcances de 50 a 5.000 m (~55 a 5470 jardas). Além disso, a “frequência das necessidades de realocação” (ou seja, com que frequência as cargas úteis precisam ser movidas) variará consideravelmente, variando de operações únicas para grandes elementos a múltiplas viagens por ano para contêineres e cargas menores.
Condições
Os autores também abordam como as condições lunares são importantes ao desenvolver sistemas de mobilidade. Um dos maiores perigos na Lua é o regolito (também conhecido como “poeira lunar”), o pó fino de silicato que cobre grande parte da superfície e gruda em tudo com que entra em contato. Existem condições de iluminação em que partes da região do Polo Sul ficarão sombreadas devido à inclinação do Sol e regiões permanentemente sombreadas (PSRs) que experimentam escuridão perpétua. Por último, está a questão do terreno, que pode ser rochoso ou coberto por 1 a 10 m (3,3 a 33 pés) de regolito e onde declives de mais de 10 graus são comuns.
Essa combinação de fatores, eles argumentam, “cria uma lacuna tecnológica significativa entre os sistemas existentes e as demandas de mobilidade para exploração futura”. Para começar, os sistemas de energia devem fornecer energia suficiente para que os veículos possam manter velocidades e capacidade de carga suficientes e possam operar durante as noites lunares. Os autores também recomendam a realização de mais estudos sobre estratégias de mitigação de regolito para evitar desgaste e os efeitos que o regolito pode ter em sistemas eletromecânicos. Eles também enfatizam a necessidade de autonomia suficiente e/ou teleoperação, permitindo maior flexibilidade e alcance.
Esses sistemas autônomos devem lidar com o desafiador terreno lunar, mapear a topografia local, reconhecer obstáculos e regiões intransponíveis e identificar caminhos ideais para atingir seus destinos. Como os autores observam, esses sistemas podem oferecer maior flexibilidade para o planejamento de missões e aumentar a velocidade dos ativos móveis, especialmente em áreas onde o terreno interfere nas comunicações e torna as operações remotas impossíveis.
Em resumo, o whitepaper “Lunar Mobility Drivers and Needs” identifica alguns requisitos robustos para criar uma presença humana permanente na Lua. Isso envolverá mover cargas e ativos pela superfície lunar de locais de pouso para destinos de 5 a 5.000 metros (~5,5 a 5470 jardas) de distância. Ele também deve ser capaz de acomodar cargas úteis de até 12.000 kg ou mais, o que é significativamente maior do que as capacidades atuais do LTV proposto – 800 kg (~1765 lbs).
Além disso, o artigo indica que considerações ambientais e de energia são cruciais para o processo de design. Não é simplesmente uma questão de aumentar a escala de sistemas de mobilidade de pequena escala para criar sistemas de grande escala. Por fim, os sistemas de computador e software que executam futuros sistemas de mobilidade precisarão ser interoperáveis, trocando informações entre veículos e locais de base, e ter a capacidade de funcionar de forma autônoma ou semiautônoma.
Tal como a “Lunar Surface Cargo”, estas descobertas serão exploradas com mais detalhe com o Revisão do conceito de arquitetura 2024 (2024 ACR), que será lançado no final deste ano, juntamente com white papers descrevendo as necessidades de retorno de carga da NASA e a estratégia da superfície lunar.
Leitura adicional: NASA
Fonte: InfoMoney
