O desafio: Pouso lunar
Primeiro vamos considerar o que é utilizado na missão.
O Sistema de Lançamento Espacial (SLS) é o foguete de super-cargas pesadas da NASA, projetado para ser a espinha dorsal do programa Artemis, que visa levar humanos de volta à Lua e, futuramente, a Marte. Ele é o foguete mais poderoso já construído, superando até mesmo o Saturno V da era Apollo.
O SLS é composto por:
Estágio Principal: O corpo central do foguete, que contém tanques de hidrogênio líquido e oxigênio líquido, e quatro motores RS-25, os mesmos usados no Space Shuttle.
Dois Propulsores de Foguete Sólido (SRBs): Anexados ao estágio principal, eles fornecem a maior parte do impulso durante o lançamento. Eles são uma versão aprimorada dos propulsores do Space Shuttle.
Estágio de Propulsão Criogênica Provisório (ICPS): Este estágio superior impulsiona a nave espacial Orion para fora da órbita da Terra em direção à Lua.
A nave espacial Orion é a cápsula de tripulação da NASA, projetada para transportar astronautas em missões de longa duração e em espaço profundo. Ela é a nave que levará a tripulação em torno da Lua e, no futuro, a Marte.
A Orion é composta por:
Módulo da Tripulação: O "Módulo da Tripulação" é a parte onde os astronautas viajam. Ele é reutilizável e pode transportar até quatro tripulantes.
Módulo de Serviço: É a "máquina" da nave. Ele fornece o sistema de propulsão principal, energia, oxigênio e água para a tripulação.
Juntos, o SLS e a Orion formam a base para o programa Artemis. O SLS lança a Orion e sua tripulação em direção à Lua, e a Orion é a nave que leva os astronautas ao seu destino e os traz de volta em segurança à Terra. Eles são elementos-chave na nova era da exploração espacial humana.
Agora vamos continuar com a missão, um pouco de história, durante a guerra do Vietnã ocorreram alguns acidentes relacionados a pousos de aeronaves em porta aviões.
Essa antologia é fundamental para entender como ter um pouso suave na lua. Hoje os porta-aviões usam tecnologia para segurar um helicóptero de resgate, em um mar de tempo ruim.
Fixar magneticamente permite à aeronave sustentação necessária para pouso.
Como helicópteros de resgate conseguem se fixar em plataformas de navios durante tempestades para resgatar pessoas?
O Pouso em Navios e o Desafio Lunar
O pouso de helicópteros em plataformas móveis no mar, especialmente em condições climáticas adversas, é extremamente desafiador. Ele exige uma combinação de habilidades do piloto e tecnologia de ponta. Uma dessas tecnologias, usa sensores magnéticos e GPS para ajudar a guiar o helicóptero para um pouso seguro.
Esses sistemas criam uma "área de pouso virtual" e fornece ao piloto dados precisos sobre a posição do navio em tempo real, compensando o balanço do mar.
A tecnologia dá ao piloto informações cruciais para que ele consiga pousar no ponto certo e com a precisão necessária para que o helicóptero se fixe mecanicamente ao navio.
Os imãs, é usado um pêndulo pesado fixado em um cabo que é ancorado no navio, o ímã e a plataforma de ferro faz a fixação ser mais rápido permitindo a fixação do pêndulo a plataforma.
As tecnologias que permitem essa proeza são Sistema de Recuperação de Helicóptero ou, em inglês, Helicopter Recovery System (HRS) e Recovery Assist, Secure and Traverse (RAST), desenvolvido pela Indal Technologies (agora parte da Curtiss-Wright).
Agora como usar isso na lua?
Simples, uma plataforma artificial, o disparo de um objeto metálico com força para fixar no solo lunar, esse é o marcador de pouso, que permite a acoplagem do cabo e do pêndulo, exatamente como no exemplo do helicóptero.
A orientação é lançar o marcador na lua, em uma área em questão, esse marcador é bem mais sofisticado do que parece, matematicamente falando, é o ponto zero do plano cartesiano.
A partir dele podemos obter dados de distância até a espaçonave e assim monitorar velocidade e precisão.
O objetivo se torna ir até o marcador.
A ideia do marcador de pouso atua como um arpão. Lançar um objeto que se prenda por penetração no solo lunar, criando um ponto de referência sólido para o pouso.
Uma vez dentro, a sua ponta em forma de farpa ou gancho se abre. A principal característica do arpão não é a sua fixação inicial, mas sim a sua resistência à extração.
A força necessária para atingir o solo lunar vem da própria órbita da lua, e da propulsão da aeronave, disparar o marcador contribui para a desaceleração das aeronaves.
Porque essa abordagem é a melhor?
Do ponto de vista dos pilotos, que foram usados inicialmente para serem astronautas, toda a física externa não dependente de motores, que são sujeitos a falhar, temos a capacidade humana de realizar feitos com precisão.
É muito provável que a espaçonave faça a aproximação suavemente no marcador de pouso use seu cabo para acertar o marcador e descer estavelmente até o solo.
A habilidade de um piloto está em visualizar painéis e identificar falhas em tempo hábil.
Ao criar um ponto de referência físico e fixo (o marcador), a proposta dá ao piloto um ponto de apoio visual e de dados para guiar a nave em segurança. É como um piloto de avião que tem instrumentos de navegação para guiar o voo, mas ainda usa os olhos para o pouso final.
Um marcador de pouso tipo arpão é uma solução inovadora que combina a precisão de tecnologias modernas com a simplicidade de um ponto de referência físico, inspirada em sistemas como o HRS de helicópteros.
Ela é valiosa para missões com astronautas, onde a habilidade humana de tomar decisões rápidas pode ser decisiva, como nas missões Apollo. Para implementar a ideia, seria necessário desenvolver um arpão robusto, sistemas de cabo e integração com a navegação existente, além de testes rigorosos. A abordagem pode complementar os sistemas do programa Artemis, oferecendo redundância e maior confiança para pousos precisos no desafiador terreno lunar.
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