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NASA define seu roteiro tecnológico para os próximos 20 anos

Propulsão, energia no espaço e sistemas vitais são áreas cuja exploração precisa avançar

La NASA define su hoja de ruta
Ilustração da NASA sobre seus objetivos de exploração do Sistema Solar e pesquisa do universo.

A NASA identificou 15 áreas de novas tecnologias que devem ajudar, nos próximos 20 anos, a cumprir suas missões científicas e de exploração, incluindo as viagens humanas a Marte. São 15 roteiros específicos “fundamentais para o Plano de Investimento em Tecnologias Estratégicas e que criam as bases de prioridades para os desenvolvimentos tecnológicos essenciais”, informa a agência. São objetivos ambiciosos, mas não podemos esquecer que seus recursos não são tão abundantes como foram no passado: se a NASA contava nos anos sessenta, no auge do programa lunar, com quase 4,5% (em 1966) do orçamento federal norte-americano, em 2015 é de 0,5% (por volta de 16 bilhões de euros [54,7 bilhões de reais]).

Os 15 roteiros específicos unificados em uma única proposta apresentada no começo de maio são: sistemas de propulsão no lançamento; tecnologias de propulsão no espaço; produção e armazenamento espaciais de energia; robótica e sistemas autônomos; sistemas de comunicações e navegação. Assim como de acompanhamento de lixo espacial; saúde e sistemas de suporte à vida humana e habitações no espaço; sistemas de exploração humana nos destinos; instrumentos científicos, observatórios e sensores; sistemas de entrada, descida e aterrissagem; nanotecnologia; tecnologia da informação, modelização, simulação e processamento de dados; materiais, estruturas, sistemas mecânicos e fabricação; sistemas de lançamento e de acompanhamento em Terra, sistemas térmicos e aeronáutica.

Além disso, o novo documento especifica áreas transversais às diferentes tecnologias, como sistemas autônomos e inteligência artificial, eletrônica aplicada à aviação, viagens espaciais, reutilização de recursos in situ e radiação e meteorologia espacial.

Já existem mais de 100 milhões de fragmentos de lixo espacial de tamanho superior a um milímetro

Com o Roteiro 2015, elaborado por 40 peritos com o apoio de especialistas de diferentes áreas, a NASA estende e melhora o panorama tecnológico para o futuro apresentado em 2012. “Para a exploração espacial, os seguintes são alguns dos formidáveis obstáculos tecnológicos que deveremos conquistar antes de deixar a primeira pegada de uma bota no solo de Marte: criar um ambiente para que os humanos vivam e trabalhem no espaço; navegar e viajar a lugares longínquos; fabricar produtos no espaço; aterrissar em superfícies planetárias e sair delas, assim como possuir comunicação rápida entre a Terra e os sistemas espaciais”, resume o documento apresentado. O Roteiro está aberto para comentários públicos (até 10 de junho) com o objetivo de “melhorar a conscientização social, gerar soluções inovadoras para a exploração espacial e o descobrimento científico e inspirar o envolvimento público no programa espacial americano”, convida a NASA.

A exploração espacial com robôs continuará monopolizando grande parte do esforço norte-americano. Mas as futuras missões automáticas serão muito mais complexas e exigirão boa dose de autonomia das máquinas, dizem os especialistas que confeccionaram os roteiros. As missões distantes dedicadas a objetivos mutáveis, dinâmicos, precisarão de robôs que adaptem suas configurações e comportamento às circunstâncias e deverão lidar com a incerteza. Por exemplo a exploração de asteroides próximos à Terra requererá equipamentos automáticos capazes de tomar decisões e realizar processos autonomamente, funções que hoje são controladas da Terra.

Sobre os astronautas, os especialistas lembram que precisam de trajes espaciais tanto para determinadas fases da viagem como para realizar operações fora dos veículos, por exemplo reparos ou atividades de pesquisa. E os trajes “são naves espaciais em miniatura ajustadas ao corpo humano que têm muitos dos sistemas das naves propriamente ditas, como sistemas vitais, controle térmico, eletrônica aplicada à aviação, distribuição e armazenamento de energia, proteção contra impactos, propulsão e comunicação”, dizem os especialistas. Atualmente estão sendo desenvolvidos novas interfaces físicas e mecânicas para os trajes espaciais ou soluções de recarga de sistemas vitais e regeneração. E é preciso levar em conta as futuras necessidades da exploração planetária como sistemas de coleta de amostras em outros lugares.

Qualquer programa de extensão da presença humana e operações em corpos extraterrestres exige aprender a reutilizar recursos dos lugares de destino, tanto naturais como levados pela própria atividade de exploração. Isso inclui água/gelo, elementos como hidrogênio, hélio, carbono ou nitrogênio, metais e minerais, elementos atmosféricos, energia solar, resíduos das tripulações e artefatos descartados por um uso anterior. “Os produtos obtidos a partir desses recursos podem ser utilizados para reduzir o tamanho e o custo da exploração tanto humana como robótica, reduzem os riscos ao permitir a autossuficiência e melhoram as capacidades ou permitem novos conceitos de missão em comparação com o trabalho de levar tudo da Terra”, diz o roteiro da NASA. Além disso, com a reutilização é possível reduzir o custo das missões.

Os trajes espaciais são naves em miniaturas ajustados ao corpo humano

Em 2015, a massa total de lixo espacial em órbita supera as 6.000 toneladas; a rede norte-americana de vigilância de lixo espacial acompanha atualmente mais de 22.000 objetos de tamanho maior a 10 centímetros; os dados indicam que existem por volta de 500.000 pedaços de lixo maiores do que um centímetro e mais de 100 milhões de tamanho superior a um milímetro, lembra o relatório da NASA. E os fragmentos de lixo espacial de tamanho tão reduzido como 0,2 milímetros implicam um risco real tanto para os astronautas como para os aparelhos espaciais automáticos na órbita terrestre. As medidas adotadas até agora são insuficientes para evitar o aumento do lixo espacial no futuro. O roteiro da NASA identifica tecnologias que serão necessárias para enfrentar esse desafio, dizendo que as observações ópticas e com radar são essenciais, assim como medições diretas para caracterizar melhor a quantidade de lixo espacial desde órbitas baixas até órbitas geoestacionárias (a aproximadamente 36.000 quilômetros de altura), onde funcionam muitos satélites de comunicação. Também é preciso avançar na modelização do local do lixo espacial tanto atual como futuro, assim como dos processos de fragmentação de satélites e as situações de reentrada de destroços na atmosfera terrestre.

É essencial, dizem os especialistas da agência, conhecer a meteorologia espacial nas missões distantes ou prolongadas nas quais os astronautas, as naves e sondas espaciais não contam com a proteção dos campos magnéticos terrestres. A radiação é um problema tanto para os exploradores humanos como para os equipamentos eletrônicos que levam. Portanto, devem melhorar os conhecimentos que permitam fazer uma previsão melhor das erupções solares. Mas isso não será suficiente, o que torna necessário desenvolver tecnologias de mitigação e proteção.

Da ficção científica às tecnologias pioneiras

Um robô no formato de uma enguia ou de lula, capaz de se alimentar da energia gerada a partir da variação do campo magnético e que pode ser útil para a exploração anfíbia de mundos como a lua Europa de Júpiter com oceanos líquidos; dois planadores conectados por um cabo deslocando-se a diferentes alturas e sem propulsão ou robôs pequenos e baratos no formato de bolas de futebol para buscar água, nitrogênio e hidrogênio nas regiões permanentemente em área de sombra de corpos planetários são algumas das 15 propostas selecionadas pela NASA em 2015 para realizar uma fase de estudos da ideia. As propostas foram inscritas no programa de Conceitos Inovadores Avançados, cujo objetivo é “transformar a ficção científica em ciência mediante o desenvolvimento de tecnologias pioneiras”.

As propostas abrangem uma ampla gama de conceitos que foram selecionados por seu potencial relacionado a futuras missões espaciais. As ideias escolhidas recebem um financiamento de 90.000 euros (307.000 reais) para realizar, durante nove meses, estudos iniciais do conceito proposto. Se os resultados forem positivos poderão receber mais 45.000 euros (154.000 reais) em uma segunda fase de análise de dois anos para o desenvolvimento do conceito inicial.

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