Pesquisadores chineses desenvolvem módulo espacial capaz de ajustar dimensões e posição com precisão no espaço

A limitação física imposta pelo tamanho das estruturas de lançamento dos foguetes restringe a dimensão de equipamentos orbitais, como satélites de energia e antenas de comunicação. Para superar esse gargalo, pesquisadores da Universidade de Aeronáutica e Astronáutica de Nanjing e do Instituto de Tecnologia de Pequim desenvolveram um módulo capaz de se desdobrar e ajustar suas dimensões e posição com precisão no espaço.

A falha dos sistemas convencionais

Atualmente, a engenharia espacial utiliza mastros de fibra de carbono que se desenrolam em microgravidade. No entanto, esse método apresenta imprecisões no desdobramento real. Em projetos que exigem a união de múltiplos módulos, erros de poucos milímetros são suficientes para comprometer a integridade de toda a missão.

Mecanismo de ajuste dinâmico

A solução proposta consiste em um sistema composto por três nós hexagonais situados nas extremidades, conectados por hastes de fibra de carbono. Cada nó integra dois componentes essenciais: um carretel e propulsores.

O carretel é acionado por um motor de passo, permitindo que as hastes sejam alongadas ou encurtadas conforme a necessidade. Esse processo é guiado por um ciclo de feedback, possibilitando que o módulo corrija sua geometria em tempo real para se adequar ao padrão estrutural planejado.

Para o posicionamento espacial, o sistema utiliza:

• Propulsores de gás frio: localizados em cada nó e coordenados por um controle central, eles realizam movimentos de translação e rotação para sincronizar a velocidade com o alvo.
• Ímãs permanentes: atuam na fase final da aproximação, atraindo os módulos nos centímetros finais para garantir a conexão.

Validação matemática e experimental

A viabilização do projeto exigiu a criação de um modelo matemático complexo. Os pesquisadores precisaram formular equações de controle dinâmico que considerassem a rigidez das extremidades, a flexibilidade dos braços de fibra de carbono e a variação de massa do módulo devido ao consumo de combustível.

Para testar a teoria sem os custos de um lançamento espacial, a equipe utilizou uma estrutura de simulação composta por pistões de ar de precisão sobre uma laje de granito. Um sistema de câmeras monitorou a posição dos nós, enviando coordenadas em tempo real para o algoritmo de controle.

Resultados do controle ativo

Os testes demonstraram que o ajuste em tempo real é indispensável para a união das peças. Sem a ativação do "controle ativo da deformação", as imperfeições de fabricação e as deformações do material impediam o acoplamento magnético. Com o sistema ativado, os erros de posição e de comprimento dos braços foram reduzidos em mais de 98%, permitindo o encaixe perfeito dos ímãs.

Este avanço pavimenta o caminho para a montagem autônoma de infraestruturas espaciais modulares, possibilitando, no futuro, a criação de observatórios do espaço profundo e plataformas de energia por meio de enxames de módulos independentes.