Robótica

NASA testa braço robótico que irá para o frio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/12/2022

As crateras nos pólos da Lua têm ambientes congelantes.
[Imagem: NASA/JPL-Caltech]

Braço do frio

Os braços robóticos espaciais, como os que operam na Estação Espacial Internacional ou nos rovers que exploram Marte, precisam de um aquecimento contínuo para que funcionem de forma confiável nas temperaturas muito frias do espaço ou do planeta vermelho.

Mas as temperaturas que os exploradores da missão Artemis encontrarão nas crateras escuras das Lua, e que futuras sondas exploradoras enfrentarão nas luas de Júpiter e Saturno, são ainda mais baixas.

Para lidar com essas novas situações, a NASA começou a testar um braço robótico que opera em temperaturas tão frias quanto -170 ºC, e ainda faz isso sem precisar dos aquecedores, que consomem energia demais.

Batizado de ColdArm ("braço do frio", em tradução livre), o novo braço robótico está sendo avaliado para trabalhar continuamente na exploração durante a escuridão da noite lunar, um período que se estende por cerca de 14 dias terrestres.

"Indo para a Lua, precisamos ser capazes de operar em temperaturas mais frias, principalmente durante a noite lunar, sem o uso de aquecedores," disse Ryan McCormick, gerente do projeto. "O COLDArm permitiria que as missões continuassem trabalhando e fazendo ciência mesmo em ambientes criogênicos extremos."

Para dar uma ideia dos desafios, McCormick relembra uma cena do filme "Exterminador do Futuro 2", em que um androide hostil, feito de metal líquido, é congelado por um derramamento gigante de nitrogênio líquido, quebrando-se em pedaços. "O cara mau não conseguiu funcionar nessas temperaturas, mas o COLDArm poderia," compara ele.

Protótipo em teste no laboratório. Ele é magrinho assim porque é muito mais simples.
[Imagem: NASA/JPL-Caltech]

Tecnologias robóticas para o frio

Várias novas tecnologias tiveram que ser desenvolvidas para que o COLDArm funcione em ambientes extremos.

Primeiro, o braço robótico de 2 metros de comprimento usa engrenagens feitas de vidro metálico maciço, um material metálico sólido com composição e estrutura únicas, que o torna mais resistente do que a cerâmica e duas vezes mais forte do que o aço, com melhores propriedades elásticas que ambos. Essas engrenagens não requerem lubrificação ou aquecimento para funcionar no frio.

Como os controladores do motor do braço não precisam ser mantidos aquecidos, eles podem ser instalados mais perto dos instrumentos científicos, sem necessidade de isolamento e com cabeamento menos pesado - nos robôs marcianos, os motores ficam em uma caixa eletrônica no centro do robô, para perderem menos calor, e tudo é movido por cabos.

Enquanto isso, um sensor embutido no pulso do COLDArm fornece informações de retorno contínuas, permitindo que ele "sinta" o que está fazendo em todas as direções, como um humano colocando uma chave no buraco da fechadura e girando a chave - esse dispositivo, chamado sensor de torque de seis eixos, também pode operar no frio extremo.

Por último, o projeto está aproveitando as câmeras e o software de operação autônoma usados pelo helicóptero Engenhosidade, que continua fazendo história em Marte - o braço robótico também está sendo projetado para operar de forma autônoma, sem precisar depender de comandos minuciosos enviados da Terra.

Projeto do braço robótico em uma futura sonda lunar.
[Imagem: NASA/JPL-Caltech]

Mundos distantes

Embora o COLDArm também não esteja pronto para funcionar em nitrogênio líquido, como o androide do filme, ele pode operar em um módulo de pouso enviado para um mundo oceânico congelado, como a lua Europa de Júpiter, onde sua falta de partes aquecidas teria o benefício adicional de permitir a coleta de materiais voláteis sem afetar significativamente a temperatura das amostras.

Só isso economizaria cerca de duas horas de tempo e até 30% do orçamento diário de energia de uma missão que os rovers de Marte, como Curiosity e Perseverance, gastam aquecendo seus braços robóticos para que suas engrenagens não se estressem e quebrem no frio.