Através de Programa Ártemis, a NASA pretende enviar astronautas de volta à Lua pela primeira vez desde a Era Apollo. Mas desta vez, pretendem ficar e estabelecer uma base lunar e outras infra-estruturas até ao final da década que permitirão um “programa sustentado de exploração e desenvolvimento lunar”. Para conseguir isso, a NASA está a recrutar a ajuda de outras agências espaciais, parceiros comerciais e instituições académicas para criar os elementos de missão necessários – que vão desde os sistemas de lançamento, naves espaciais e sistemas de aterragem humana até à entrega de cargas úteis.
Com financiamento da NASA, uma equipe de engenheiros do Faculdade de Engenharia da Universidade do Arizona (UA-CE) está desenvolvendo redes de robôs autônomos para construir abrigos de sacos de areia para astronautas da NASA na Lua. Os designs são inspirados em cupinzeiros da catedral, que são nativos da África e das regiões desérticas do norte da Austrália. Seu trabalho foi tema de um artigo apresentado no Orientação, Navegação e Controle da Sociedade Astronáutica Americana (AAS GNC), que aconteceu de 1 a 7 de fevereiro em Littleton e Breckinridge, Colorado.
A equipe foi liderada pelo Professor Associado Jekan Thanga da UA-CE Departamento de Engenharia Aeroespacial e Mecânicaque também é o chefe do Exploração Robótica Espacial e Terrestre (SpaceTREx) Laboratório e o Laboratório apoiado pela NASA Ciência, tecnologia e pesquisa de exploração de asteróides organizadas por sistemas de educação inclusiva (ASTEROIDES) Laboratório. Ele e sua equipe estão fazendo parceria com a NASA Laboratório de Propulsão a Jato e a empresa canadense de robótica espacial MDA para criar o consórcio LUNAR-BRIC, que está desenvolvendo a tecnologia para o Programa Artemis.
De acordo com o Programa Artemis, a NASA pousará astronautas ao redor do pólo sul lunar com o Ártemis III missão, atualmente agendada para 2026/27. Até o final da década, eles planejam construir infraestrutura para estadias de longa duração, como o Portal Lunar e o Acampamento Base Artemis. O último elemento consiste em um Habitat Lunar Básico (FLH), o Veículo Terrestre Lunar (LTV) e uma Plataforma de Mobilidade Habitacional (HMB). No entanto, também precisarão de abrigos seguros semipermanentes enquanto procuram locais ideais para construir habitats permanentes.
Consistente com a visão da NASA para a futura exploração espacial, um elemento-chave neste plano é aproveitar os recursos locais para materiais e recursos de construção – um processo conhecido como Utilização de recursos in-situ (ISRU). Para o seu conceito, Thanga e a sua equipa investigaram se sacos de areia cheios de regolito lunar poderiam ser usados em vez de materiais de construção tradicionais para construir infraestrutura lunar. Isso inclui habitações, armazéns, torres de controle, instalações robóticas, plataformas de pouso e paredes anti-explosão para proteger os edifícios lunares enquanto as espaçonaves conduzem decolagens e pousos.
Thanga foi inspirado pela primeira vez por um vídeo do YouTube mostrando o trabalho do arquiteto americano nascido no Irã, Nader Khalili, mais conhecido por projetar estruturas que incorporam materiais de construção não convencionais. Isso inclui o desenvolvimento da construção de sacos de areia SuperAdobe para criar estruturas para o mundo em desenvolvimento e situações de emergência. Durante a década de 1980, o falecido arquiteto propôs a construção de estruturas de sacos de areia na Lua e em outros locais extraterrestres. Thanga incorporou o conceito de “arranha-céus” de insetos nas ideias de Khalili, especificamente os altos cupinzeiros da catedral.
Esses montes são comuns nos desertos africanos e australianos e são importantes na regulação do ambiente dos ninhos subterrâneos. Como Thanga descreveu em um Comunicado de imprensa da Faculdade de Engenharia da UA:
“No caso dos cupins, é muito relevante para os nossos desafios fora do mundo. Os ambientes extremos desérticos que os cupins enfrentam são análogos às condições lunares. É importante ressaltar que toda esta abordagem não depende da água. A maior parte da lua é um deserto seco. Aprender sobre isso ajudou-me a direcionar-me para sistemas distribuídos para construção.”
Thanga há muito se interessa em aplicar sistemas sociais de insetos a redes de robôs distribuídas, onde as máquinas são organizadas por inteligência de enxame para trabalhar cooperativamente sem intervenção humana. Em seu sistema, os robôs incorporam sensores e componentes eletrônicos em sacos de areia, enchem-nos com regolito lunar e depois os usam para montar as estruturas no lugar. Alguns sensores fornecem dados de localização para ajudar os robôs a colocar os sacos de areia, enquanto outros fornecem capacidades de comunicação e informações ambientais para alertar sobre perigos potenciais.
Isso inclui terremotos lunares, que resultam do aquecimento e do resfriamento durante cada dia e noite lunar (que duram 14 dias cada). As oscilações de temperatura durante este ciclo também são um perigo potencial, variando de -183 a 107 °C (-298 a 224 °F) entre dia e noite. Como a Lua é um ambiente sem ar, existe também a ameaça de micrometeoros que bombardeiam a superfície a uma velocidade média de 96.560 km/h (60.000 mph). A falta de uma atmosfera (e de uma magnetosfera) também significa que a superfície lunar está exposta a consideravelmente mais radiação solar e raios cósmicos.
Esses edifícios atendem aos requisitos da NASA para o Programa Artemis, reduzindo a quantidade de material que deve ser transportado para a Lua e, ao mesmo tempo, protegendo o hostil ambiente lunar. A NASA concedeu a Thanga e sua equipe US$ 500 mil para projetos na superfície lunar por meio do programa da agência. Pesquisa Artemis de Tecnologia Espacial programa (M-STAR), parte de Projeto de pesquisa e educação da Universidade Minoritária (MUREP). A NASA também forneceu US$ 1 milhão anualmente para projetos de pesquisa de estudantes da UA nos últimos cinco anos por meio de um programa Oportunidade de pesquisa institucional MUREP (MIRO). Disse Thanga:
“O objetivo é aumentar a participação de grupos sub-representados na indústria aeroespacial. E esses são projetos práticos centrados no aluno. Este laboratório me oferece o ambiente exato – é a cultura de startups. Lidero uma equipe e trabalho com pessoas multidisciplinares. Estou feliz por estar aqui.”
Thanga e Sivaperuman Muniyasamy, estudante de doutorado em engenharia aeroespacial e primeiro autor do artigo que descreve a tecnologia, apresentaram sua ideia durante uma sessão classificada do AAS GNC. “Ao publicar o artigo na conferência, estamos obtendo feedback de outros especialistas que realmente nos ajuda a avançar”, disse Muniyasamy. “Não é por acaso que esta equipa tem um parceiro académico, um parceiro comercial e uma agência governamental”, acrescentou Thanga. “Dados os desafios, parte do caminho é colaborarmos.”
Além dos planos da equipa para os habitats lunares, o consórcio LUNAR-BRIC planeia produzir muitos conceitos que apoiarão a criação de uma economia espacial. Além de liderar uma equipe de oito alunos de graduação e mestrado trabalhando em projetos de superfície lunar, Muniyasamy planeja lançar uma empresa de mineração espacial após concluir seu doutorado. Como ele observou, a NASA planeja construir instalações para habitação e indústria de longo prazo dentro de alguns anos após o pouso bem-sucedido do Ártemis III que permitirá (entre outras coisas) a mineração lunar e de asteróides ambientalmente responsável.
Thanga e sua equipe de estudantes trabalharam com o braço de comercialização da universidade (Lançamento tecnológico Arizona) para registrar patentes sobre o sistema robótico e as redes distribuídas de processamento de computadores que ligam as estruturas e os robôs propostos.
Leitura adicional: A Universidade do Arizona
