Uma demonstração de tecnologia que está sendo desenvolvida no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL), no sul da Califórnia, pode oferecer uma solução que permita a exploração durante a escuridão da noite lunar, um período que abrange cerca de 14 dias terrestres. 

O projeto, que recentemente passou por testes no JPL, é chamado Cold Operable Lunar Deployable Arm (COLDArm). Ele combina várias novas tecnologias para criar um sistema de braço robótico que pode funcionar em temperaturas tão baixas quanto menos 280 graus Fahrenheit (menos 173 graus Celsius).

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

De acordo com a publicação do JPL, embora o COLDArm não opere em nitrogênio líquido, 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 de amostras.

Isso poderia liberar 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.

O braço de 6 pés e 6 polegadas (2 metros) está equipado com duas câmeras disponíveis comercialmente para mapeamento 3D que possuem o mesmo sensor de imagem embutido na câmera colorida de 13 megapixels usada pelo helicóptero Ingenuity Mars da NASA – um dos vários tecnologias que o COLDArm está adaptando do pequeno helicóptero. Uma variedade de acessórios e pequenos instrumentos podem ser colocados no final do braço, incluindo uma colher de titânio impressa em 3D para coletar amostras da superfície de um corpo celeste. E, como o braço da sonda InSight Mars da NASA, o COLDArm poderia implantar instrumentos na superfície.

Em setembro passado, em uma cama de teste JPL preenchida com material para simular o regolito lunar (rocha quebrada e poeira na Lua), o COLDArm concluiu com sucesso experimentos que avaliaram sua capacidade de coletar dados sobre as propriedades desse regolito. Agora COLDArm foi enviado para completar os mesmos testes rigorosos em condições espaciais que todas as missões enfrentam.

Como o COLDArm funciona

Várias novas tecnologias importantes permitem que o sistema COLDArm funcione em ambientes extremos. Primeiro, o braço usa engrenagens feitas de vidro metálico maciço, um material metálico sólido com uma composição e estrutura únicas que o torna mais resistente que a cerâmica e duas vezes mais forte 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 frio do braço não precisam ser mantidos aquecidos em uma caixa eletrônica perto do núcleo da espaçonave, eles podem ser instalados mais próximos dos instrumentos científicos, sem necessidade de isolamento e cabeamento menos pesado. E um sensor embutido no “pulso” do COLDArm fornece feedback ao braço, 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 fechadura. 

Esse dispositivo, chamado de sensor de torque de força de seis eixos, também pode operar em frio extremo. Além de empregar câmeras projetadas para uso comercial, o COLDArm utiliza outra tecnologia comprovada a bordo do Ingenuity: um poderoso processador semelhante aos usados em smartphones de consumo e software de voo de código aberto, chamado F Prime, desenvolvido pelo JPL. Como o helicóptero de Marte, o COLDArm poderia operar de forma autônoma, realizando tarefas e coletando imagens e dados de sensores sem entrada em tempo real dos controladores da missão na Terra.