Estruturas espaciais leves, como cubesats, painéis solares implantáveis, conjuntos de antenas e telescópios espaciais, dependem de designs compactos e eficientes para minimizar os custos de lançamento e maximizar a funcionalidade. Uma nova pesquisa da Universidade de Illinois fornece um progresso significativo para essas aplicações, integrando componentes eletrônicos flexíveis em lanças auto-implantáveis.
Os pesquisadores criaram uma lança auto-implantável de 20 gramas com eletrônica flexível integrada para uso em CubeSats. A lança é feita de um composto fino de fibra de carbono e está equipada com sensores e LEDs para suportar condições espaciais adversas e auxiliar no monitoramento e visualização da implantação.
O design leve é fundamental para estruturas espaciais, especialmente ferramentas para satélites compactos e leves. A versatilidade é uma vantagem adicional. Para atender a esses requisitos de uma maneira inovadora, pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign combinaram com sucesso a eletrônica flexível com uma lança auto-implantável de três camadas que pesa apenas 20 gramas.
“É difícil integrar a eletrônica comercial nessas estruturas ultrafinas, e a ideia para este trabalho começou em uma reunião há dois anos”, disse Xin Ning, professor de aeroespacial e aeroespacial na Escola de Engenharia Grainger da Universidade de Illinois.
Ele apresentou sua experiência única na fabricação de estruturas espaciais multifuncionais que integram eletrônicos leves e flexíveis.
"Isso chamou a atenção de Juan Fernandez, do Langley Research Center da NASA. Ele estava construindo uma estrutura de boom para um projeto CubeSat na Virginia Tech e viu uma oportunidade de colaborar e adicionar um dispositivo multifuncional à estrutura, em vez de apenas uma estrutura pura", disse Ning.
Em última análise, a barreira usada para abrigar os componentes eletrônicos foi fabricada no Langley Research Center da NASA. É um composto de fibra de carbono e resina epóxi de três camadas projetado para ser muito fino, quase tão grosso quanto uma folha de papel. Pode ser enrolado como uma fita métrica, armazenando energia na bobina até se desenrolar no espaço.
“A Virginia Tech tem demandas específicas para nós, algumas das quais representam desafios para nós”, disse Ning. "Um deles era o comprimento. Eles queriam incorporar linhas de energia e dados com mais de um metro de comprimento em um material compósito fino como papel. Tentamos diferentes materiais e técnicas. No final, usamos fios finos disponíveis comercialmente revestidos com isolamento, e funcionou. Acho que pensamos demais no início. Tínhamos tentado métodos mais difíceis e complicados, mas todos falharam. Esta foi uma solução simples e confiável, usando fios prontos para uso e prontamente disponíveis. "
Outro componente importante é um patch eletrônico leve e flexível com um sensor de movimento, um sensor de temperatura e um diodo emissor de luz azul, todos montados na parte superior da lança. Ning explica que os componentes eletrônicos precisam ser capazes de suportar as duras condições de vácuo térmico do espaço, permanecendo flexíveis o suficiente para suportar a implantação repentina de uma lança em espiral. Sensores de movimento monitoram a implantação e as vibrações da lança, e diodos emissores de luz azul ajudam as câmeras CubeSat a ver estruturas no espaço após a implantação.
A equipe de Ning conduziu experimentos e simulações de solo abrangentes para explorar as propriedades mecânicas da lança biestável com eletrônica flexível, bem como sua implantação e comportamento de vibração. Estes estudos básicos podem fornecer informações valiosas sobre o projeto de futuras estruturas espaciais multifuncionais. “Também estamos trabalhando para tornar os eletrônicos flexíveis mais duráveis no espaço para protegê-los e permitir que operem por mais tempo no ambiente espacial.”
O CubeSat de três unidades da Virginia Tech, equipado com uma lança multifuncional, está programado para ser lançado em 2025.
Compilado de /ScitechDaily