Não é segredo que a NASA está procurando empreiteiros espaciais privados para ajudar a concretizar alguns de seus planos atuais. Para esse fim, a NASA e a SpaceX participaram de um projeto sem precedentes de compartilhamento de dados que beneficiará a ambos.
O projeto ocorreu no dia 21 de setembro, quando, após várias tentativas, a NASA e a Marinha dos EUA usaram uma série de câmeras de rastreamento por infravermelho para capturar imagens de um dos foguetes reutilizáveis do SpaceX Falcon 9 em voo. As câmeras gravaram o foguete quando o motor do segundo estágio foi acionado e o primeiro estágio, desligado e caído, reacendeu seus motores para se abaixarem de volta à Terra para um pouso zero na superfície do mar.
Os dados resultantes estão sendo compartilhados entre as duas partes e beneficiarão a ambos.
Para a SpaceX, o benefício vem na forma de informações detalhadas que a NASA fornece sobre temperaturas e carga aerodinâmica no foguete Falcon 9, que os ajudará em seus esforços para desenvolver um sistema de foguetes reutilizáveis. Para a NASA, os engenheiros estão tendo a chance de coletar dados sobre a retro-propulsão supersônica que podem um dia ajudá-los a reduzir cargas pesadas de várias toneladas na superfície de Marte.
"Como as tecnologias necessárias para pousar grandes cargas úteis em Marte são significativamente diferentes das usadas aqui na Terra, o investimento nessas tecnologias é fundamental", disse Robert Braun, pesquisador principal do projeto Propulsive Descent Technologies (PDT) da NASA e professor do Instituto da Geórgia. de tecnologia em Atlanta. Ele também é ex-chefe tecnólogo da NASA. “Este é o primeiro conjunto de dados de alta fidelidade de um sistema de foguetes disparando em sua direção de viagem enquanto viaja em velocidades supersônicas em condições relevantes para Marte. A análise desse conjunto de dados exclusivo permitirá que os engenheiros do sistema extraiam lições importantes para a aplicação e infusão de retro-propulsão supersônica nas futuras missões da NASA. ”
A retro-propulsão supersônica significa basicamente gerar impulso supersônico para lançar velocidade após a entrada atmosférica. Além do aerobraking, este é um dos meios propostos para o desembarque de equipamentos pesados e habitats em Marte.
Braun certamente não é estranho ao conceito. Depois de retornar à Georgia Tech, Braun - especialista em entrada, descida e pouso (EDL) - trabalhou com engenheiros da universidade e de vários centros da NASA para desenvolver uma proposta de um programa para testar esse conceito em voo.
Na época, a Diretoria de Missão de Tecnologia Espacial da NASA (STMD) rejeitou o plano por ser muito caro, mas a agência ainda precisa de uma maneira de pousar cargas úteis acima de 20 toneladas, se quiser montar uma expedição humana a Marte. E, considerando que a missão proposta deve ocorrer nos próximos 16 anos, quanto mais informações elas obtiverem agora, melhor.
Em profundidade: a abordagem de aterrissagem em Marte: os problemas de aterrar grandes cargas úteis na superfície de Marte
Daí a decisão de fazer parceria com a SpaceX. Basicamente, o Projeto PDT fechou um acordo para usar técnicas de imagens por infravermelho no ar - desenvolvidas para estudar o Ônibus Espacial em voo após o acidente na Columbia - para coletar dados sobre a retro-propulsão supersônica que a SpaceX está usando atualmente para o desenvolvimento de veículos de lançamento reutilizáveis.
Esse tipo de colaboração não tem precedentes e, como Braun disse à Space Magazine por e-mail, deve beneficiar imensamente os dois participantes:
“Este é o primeiro conjunto de dados de alta fidelidade de um sistema de foguetes disparando em sua direção de viagem enquanto viaja em velocidades supersônicas em condições relevantes para Marte. A sinergia entre o interesse da NASA em melhorar sua capacidade de entrada, descida e pouso em Marte e o interesse e operação experimental do Espaço X de um sistema de transporte espacial reutilizável proporcionaram uma oportunidade única de obter esses dados a baixo custo. A análise desse conjunto de dados exclusivo permitirá que os engenheiros de sistema extraiam lições importantes para a infusão de retropropulsão supersônica em futuras missões da NASA que um dia podem reduzir grandes cargas úteis na superfície de Marte, fornecendo à SpaceX conhecimentos de engenharia para avançar no desenvolvimento de um transporte espacial reutilizável sistema."
Após tentativas frustradas de captar o foguete em duas missões anteriores - 18 de abril e 14 de julho - o projeto teve sucesso com o voo CRS-4 em 21 de setembro. Lançada à noite, a NASA contava com duas aeronaves - uma WB-57 e uma NP-3D Orion - equipadas com sensores infravermelhos de onda média para documentar a reentrada do primeiro estágio do foguete.
O primeiro estágio é a parte do foguete que é incendiada no lançamento e queima através da subida do foguete até ficar sem propulsor, quando é descartada do segundo estágio e retorna à Terra. Foi durante seu retorno, ou descida, que a NASA capturou imagens infravermelhas e de alta definição de qualidade e monitorou as mudanças na nuvem de fumaça à medida que os motores eram ligados e desligados.
Assista ao vídeo da filmagem:
Para a NASA, o período do vôo mais relevante para operações futuras em Marte ocorreu quando o primeiro estágio estava viajando a cerca de Mach 2, entre 30.000 a 45.000 metros (100.000-150.000 pés) acima da superfície. Os dois sensores infravermelhos de onda média - montados em um casquilho no nariz no WB-57 e internamente no NP-3D - estavam a cerca de 60 milhas náuticas do foguete quando reacenderam seus motores para propulsão retro-supersônica.
Isso produziu imagens brutas nas quais o palco tinha 1 pixel de largura e 10 pixels de comprimento, mas o aprimoramento subsequente de especialistas no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins melhorou drasticamente a resolução.
“O interesse da NASA em construir nossa capacidade de entrada, descida e aterrissagem em Marte e o interesse e a operação experimental da SpaceX de um sistema de transporte espacial reutilizável permitiram a aquisição desses dados a baixo custo, sem sustentar um projeto de vôo próprio”, disse Charles Campbell, Gerente de projetos PDT no Johnson Space Center da NASA em Houston.
Os engenheiros da NASA e da SpaceX estão agora correlacionando esses dados com a telemetria da empresa, a partir do lançamento do Falcon 9 de 21 de setembro de um cargueiro Dragon na Estação Espacial Internacional para aprender exatamente o que o veículo estava fazendo em termos de acionamento e manobra quando gerou as assinaturas coletadas pela aeronave.
