A vela de arrasto , desenvolvida por engenheiros da Purdue University, estará a bordo de um foguete Firefly Aerospace com lançamento previsto para novembro da Base Aérea de Vandenberg, na Califórnia.
Esta vela e seis outras cargas úteis "Dedicated Research and Education Accelerator Mission" (DREAM) estão voando no lançamento Alpha da Firefly Aerospace, o primeiro voo para a empresa de veículos de lançamento.
"As órbitas de alto valor ao redor da Terra estão ficando congestionadas", disse David Spencer, professor adjunto de aeronáutica e astronáutica de Purdue e gerente da missão para a Campanha de Retorno de Amostra de Marte no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA.
"Se não tirarmos os satélites ou outros componentes de veículos de lançamento de órbita, então as órbitas altamente utilizadas se tornarão inutilizáveis para outros sistemas espaciais ", disse ele. "A tecnologia da vela de arrasto é projetada para ser lançada com uma espaçonave hospedeira ou veículo de lançamento e desdobrada no final da missão do veículo hospedeiro. O arrasto fornecido pela atmosfera da Terra irá acelerar a desorbitabilidade do veículo ."
Chamada de "Spinnaker3", esta vela de arrasto não é a primeira a ser lançada ao espaço. Mas está entre os primeiros a ser grande o suficiente para desorbitar o estágio superior de um veículo lançador. O lançamento do Firefly Alpha terá como alvo uma altitude de órbita de cerca de 200 milhas, mas a vela de arrasto Spinnaker3 é capaz de fornecer capacidade de órbita em altitudes de órbita de 400 milhas ou mais.
Isso se deve às barreiras de fibra de carbono de 3 metros de comprimento (daí o "3" no nome) que puxam uma vela com uma área de 194 pés quadrados.
A própria vela é feita de um material translúcido cintilante, uma poliimida fluorada chamada CP-1, produzida pela empresa NeXolve. O material é projetado para resistir à degradação do oxigênio monoatômico na órbita baixa da Terra.
O engenheiro de laboratório da nave espacial Purdue, Anthony Cofer, liderou o projeto e os testes do conjunto da vela de arrasto.
"Esta vela de arrasto tem lanças como um veleiro, mas navegar pelo espaço é muito diferente. As lanças de vela de arrasto precisam ser extremamente leves e precisam ser acomodadas em um volume apertado", disse Cofer. "Uma vez implantada, a vela precisa manter sua integridade durante a fase de desorbit, que pode durar meses ou anos."
Os veículos espaciais dos EUA são obrigados a desorbitar dentro de 25 anos após o fim da missão. Se um satélite ou veículo de lançamento se tornar inoperante, ele não poderá usar propulsor para desorbitar. Uma vela de arrasto ajuda passivamente a nave espacial a desorbitar, mesmo se estiver inoperante ou sem propulsor.
O lançamento do Firefly Aerospace Alpha será um teste de quão bem o protótipo do Spinnaker3 ajuda o estágio do veículo de lançamento a desorbitar.
"Muitas coisas podem sair da órbita por conta própria em cerca de cem anos, mas isso não nos faz nenhum bem. Queremos acelerar essa desorbitação com uma vela de arrasto", disse Arly Black, Ph.D. em Purdue. candidato em aeronáutica e astronáutica, que conduziu testes de sistema e análise de desempenho para o Spinnaker3.
"Levando em consideração as condições atmosféricas previstas para novembro, o veículo de lançamento Firefly Aerospace poderia sair da órbita por conta própria a uma altitude baixa de cerca de 320 quilômetros em 25 dias. Usando o Spinnaker3, o processo de desorbitação poderia ser reduzido para 15 dias."
Desorbitar sem uma vela em 25 dias já é um tempo razoável para baixas altitudes, disse Black, mas à medida que a altitude de lançamento aumenta, também aumenta o tempo de desorbitagem, aumentando a probabilidade de colisão com outros objetos. Acelerar esse tempo de órbita com uma vela de arrasto faria uma enorme diferença.
Spinnaker3 é um protótipo para uma linha de produtos de velas de arrasto que está sendo desenvolvida pela Vestigo Aerospace LLC, uma empresa iniciante fundada por Spencer. A ideia é desenvolver velas de arrasto de vários tamanhos e comprimentos de lança adaptadas ao tipo de nave espacial. A tecnologia é licenciada pela Purdue Research Foundation. Spencer trabalhou com a Purdue Foundry no desenvolvimento do modelo de negócios para a startup.
A linha de produtos também inclui uma vela Spinnaker1, que tem lanças de 1 metro de comprimento projetadas para desorbitar satélites menores, como CubeSats, que são usados para pesquisas espaciais.
Spencer dirigiu o desenvolvimento de um ano do Spinnaker3 por alunos, professores e funcionários do Laboratório de Projetos de Vôo Espacial de Purdue. O desenvolvimento da vela de arrasto também incluiu contribuições de 18 alunos de graduação e pós-graduação como parte de um curso sobre projetos de voos espaciais.
Os testes de laboratório do Spinnaker3 em Purdue foram concluídos na primavera. Uma equipe da California Polytechnic State University, San Luis Obispo contribuiu com uma unidade de aviônica que fornece energia e comunicações para a carga útil, bem como capacidade de imagem que permitirá que fotos da vela sejam transmitidas para a Terra após o lançamento.
A Vestigo Aerospace fez parceria com a Purdue para um prêmio SBIR da Fase I da NASA e recentemente foi premiada com uma investigação de Fase II de dois anos para o avanço da tecnologia de vela de arrasto . A investigadora principal do Purdue para o SBIR é Alina Alexeenko, professora da Escola de Aeronáutica e Astronáutica.
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