Viagens espaciais com energia solar

Uma enorme vela solar se desenrola no espaço e orienta um satélite que explora o sistema solar. As chamadas velas solares não são uma visão para o futuro, mas em breve poderão ser realidade na exploração do espaço. Os institutos do German Aerospace Center (DLR) em Braunschweig e Bremen estão trabalhando em parceria com a European Space Agency ESA e a Technical University de Braunschweig no projeto Gossamer. Os pesquisadores querem provar que a vela solar é operacional. Os mastros da vela, as chamadas lanças, estão sendo verificados quanto à sua resiliência com a máquina de medição de coordenadas 3D, MoveInspect HR, da AICON.

As retrancas são feitas de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP), que é muito leve e, ao mesmo tempo, extremamente rígido. Os mastros atualmente estão sendo produzidos em peças únicas com comprimentos de 2,8 m para 14 m, pesando não mais que 70 gramas por metro. Os diâmetros variam de 30 a 150 mm dependendo do tipo de lança. Elas são constituídas por duas longas meias conchas em forma de ômega e podem ser recolhidas para o transporte. Graças a um mecanismo especial, as velas solares e as lanças desdobram automaticamente.

O sistema de medição moderno reúne a tecnologia aeroespacial avançada

Como as velas podem ser tensionadas sem dobrar as lanças? O DLR Institute for Fiber Composite Lightweight Construction e o Adaptronics estão tratando desse assunto. As respostas até agora têm sido insuficientes porque o sistema de medição usado era complicado e fornecia dados imprecisos.

Desde março de 2014 o DLR está utilizando o MoveInspect HR. O MoveInspect HR é um sistema de medição baseado em câmera com uma ou mais câmeras digitais de alta resolução em um tripé ou barra. O sistema captura simultaneamente um número ilimitado de pontos de medição e é, portanto, capaz de gravar a situação geral. A medição é realizada em alta frequência; todo o movimento é registrado como um vídeo 3D. 

A retranca a ser medida é fixada em um equipamento de teste equipado com motores de tração. Os pontos de medição estão localizados nos pés da retranca. Duas câmeras digitais estão focadas na retranca montada em uma estrutura. Os motores de tração são ativados e puxam a extremidade inferior da retranca para os lados. Dependendo do tamanho do mastro, a distância máxima de deslocamento é entre 0,3 m e 1,5 m. O MoveInspect é sincronizado eletronicamente com os motores de tração e outros sensores; força, deformação e a tempo são gravados simultaneamente. As coordenadas medidas são automaticamente transferidas para o programa de avaliação e a relação entre força e deformação é analisada. O resultado é exibido na forma de tabelas ou planilhas. 

A medição completa leva somente cerca de dois minutos - uma vantagem de tempo enorme em relação aos sistemas de medição baseados em laser ou puramente táteis. Os sistemas a laser só podem medir um ponto único em uma direção. O laser deve ser pulsado muita vezes para incluir todos os pontos relevantes. Isso não só torna a medição demorada, mas também imprecisa. O MoveInspect, por outro lado, é capaz de registar qualquer número de pontos ao mesmo tempo. Isso garante a captura 3D confiável e precisa das operações dinâmicas e estáticas em uma única medição e em todas as direções. Graças ao princípio de medição óptico, grandes deslocamentos podem ser medidos sem esforço extra. O princípio de medição sem contato também é fundamental para a medição precisa dessas estruturas filigranas, pois os sistemas de medição táteis podem influenciar a estrutura ultra-leve durante o processo de medição. 

Vela solar – tecnologia de acionamento do futuro

A vela solar é uma forma de propulsão de naves espaciais que tem estado em desenvolvimento há décadas como uma alternativa para tecnologias de propulsão tradicionais. A propulsão é conseguida através da utilização do impulso de fóton do sol - esta “pressão solar” é de cerca de mil vezes maior do que a pressão do vento solar. A atratividade de propulsão da vela solar reside no fato de que ela não requer nenhum combustível; a força motriz é, portanto, sem fim. 

Até agora, houve apenas duas tentativas não europeias para demonstrar a viabilidade da vela solar: uma mera experiência de implantação em órbita baixa da Terra, e uma vela solar que foi capaz de manobrar de forma independente, mas não poderia navegar. O German Aerospace Center (DLR) e o European Space Agency (ESA) por isso, decidiu realizar projetos coletivos com estruturas espaciais implementáveis ultra-leves. Vários vôos de demonstração que implantaram essas estruturas em vários tamanhos na órbita da Terra serão realizados ao longo dos próximos anos. Estes voos vão permitir que as estruturas aeroespaciais implementáveis e ultra-leves do DLR sejam qualificadas qualificado e, posteriormente, utilizadas para missões comerciais e científicas.

Objetivo de desenvolvimento: Sistemas de construção leve inovadores

O DLR Institute for Fiber Composite Lightweight Construction and Adaptronics preenche a lacuna entre a pesquisa fundamental e a aplicação industrial. Sua tarefa: melhorar a eficiência de custos, reduzir o peso, aumentar a funcionalidade e compatibilidade ambiental, bem como o aumento da comodidade graças a estruturas leves adaptáveis, tolerantes e fabricados de forma eficiente. O Instituto é um parceiro de partes interessadas da indústria, das universidades, o German Research Foundation (DFG), institutos de pesquisa, ministérios e órgãos reguladores em matéria de ar e do espaço e além. Perguntas sobre a estabilidade, força, análise térmica e fabricação são respondidas pelos pesquisadores que utilizam instalações experimentais e de produção únicas, tais como laboratórios acústicos, o DLR Spaces Structures Lab @ UNI - seu posto avançado no espaço da universidade - bem como maior autoclave de investigação da Europa no posto avançado DLR em Stade.

O sistema de medição MoveInspect se encaixa perfeitamente nesta paisagem de instalações de teste. Martin Zander supervisiona as medições do MoveInspect no DLR e está muito satisfeito: "O trabalho com o MoveInspect HR faz com que ganhemos muito tempo e abre novas oportunidades. Agora podemos executar todas as medições em apenas um único ajuste. Inicialmente trabalhamos com um sistema a laser, mas isso não é mais capaz de satisfazer as nossas tarefas de medição complexas. O MoveInspect HR é perfeitamente adequado para o nosso projeto de medição de corrente. O sistema também é flexível, de modo que, no futuro, também vamos usá-lo em nossos outros locais."

 
Gostaríamos de agradecer o German Aerospace Center pelo apoio e fornecimento das imagens.