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NASA acompanha estagiários enfrentando desafios reais na exploração lunar
O programa de estágio SEES (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) Enhancement in Earth Science (SEES) da NASA na Universidade do Texas Center for Space Research coloca estudantes do ensino médio em pequenas equipes de pesquisa focadas na missão, supervisionadas por especialistas da NASA, acadêmicos e da indústria. Durante o verão de 2026, a equipe do MATRIX Mission Architecture Tool for Research, Integration, and eXploration (MATRIX) se concentrou na aplicação de um método para medir a massa de combustível em microgravidade, onde o combustível líquido gruda nas paredes do tanque em vez de se depositar – um desafio central para as missões Artemis da NASA.
A equipe MATRIX foi supervisionada pelo Dr. Kevin Crosby, que, juntamente com colegas da NASA, desenvolveu a abordagem Modal Propellant Gauging (MPG) para a medição da massa de combustível em microgravidade no Carthage College em Kenosha, WI. O MPG usa a resposta acústica dos tanques de combustível para estimar a massa do combustível dentro de um tanque. O método foi usado com sucesso em vários experimentos de voo espacial e está agendado para demonstração na missão Intuitive Machines IM-3. O lander IM-3, Trinity, está agendado para pousar na Lua na região de Reiner Gamma em 2027. A equipe desenvolveu modelos para prever quando o MPG pode obter leituras confiáveis durante a missão, dando aos estagiários experiência direta com uma tecnologia preparada para voos espaciais e operações na superfície lunar.
Reconstruindo uma missão lunar a partir de dados públicos
A equipe MATRIX dependeu inteiramente de fontes publicamente disponíveis, incluindo os dados da missão publicados pela Intuitive Machines. O Laboratório de Propulsão da NASA (Jet Propulsion Laboratory), o Facility de Navegação e Informação Auxiliar (NAIF), forneceu registros detalhados das trajetórias das missões IM-1 e IM-2. Ao comparar o caminho de voo reconstruído da espaçonave IM-2 com um modelo de seu movimento sem empuxo do motor, a equipe identificou os impulsos do motor e estimou a mudança na velocidade associada a cada impulso.
Como a trajetória completa da IM-3 não está disponível, a equipe escreveu um algoritmo de reconstrução usando os dados de voo publicados das missões IM-1 e IM-2. Para modelar o comportamento do fluido, a equipe realizou simulações de dinâmica dos fluidos (CFD) para estimar a dinâmica de escoamento dentro dos tanques e conduziu simulações de Monte Carlo para prever a faixa de estados possíveis de propelente.
Identificando Janelas para Medição
A análise da equipe mostrou que o MPG pode obter leituras confiáveis durante os dois principais impulsos, a inserção na órbita lunar (LOI) e a descida controlada, e em alguns casos durante a inserção na órbita de descida. A massa inicial da espaçonave teve o maior efeito na duração de cada janela de medição. A equipe MATRIX também identificou oportunidades de lançamento da IM-3 para 2027 e produziu uma análise de pouso para o local Reiner Gamma que mostrou a distribuição de possíveis locais de pouso próximos ao alvo.
Apresentando para a Comunidade Científica
A equipe apresentou ao grupo de propulsão da Intuitive Machines, explicando aos engenheiros seus métodos e resultados, e demonstrando que uma análise rigorosa de uma missão lunar ativa pode ser construída a partir de dados públicos. Os alunos apresentaram sua pesquisa, "Modelos Computacionais para Estimar Janelas de Medição de Propelente (MPG) na Missão Intuitive Machines IM-3", no SEES Annual Symposium e na Conferência Anual do Wisconsin Space Grant Consortium. A equipe apresentará novamente na American Geophysical Union (AGU) Annual Meeting em San Francisco em dezembro de 2026.
Esta equipe do ensino médio, em um período de menos de um mês, desenvolveu um nível de compreensão e proficiência em métodos avançados que rivaliza com estudantes de pós-graduação na área", disse Crosby. "O resultado do trabalho é excepcional, e a apresentação para os engenheiros da Intuitive Machines impressionou a todos com a sofisticação e criatividade do trabalho. O programa SEES tem consistentemente fornecido um ambiente único para que os alunos demonstrem que podem alcançar muito mais do que o que é solicitado, mesmo nas classes mais avançadas.
O programa SEES oferece aos alunos do 11º e 12º ano experiência direta com os dados, ferramentas e métodos analíticos utilizados em toda a indústria aeroespacial. Ao aplicar dados de missão da NASA e comerciais a uma missão lunar ativa, a equipe MATRIX contribuiu com análises relevantes para o gerenciamento de propelente, uma capacidade necessária para reabastecimento no espaço, depósitos de combustível e exploração sustentada da Lua e além. Agradecemos a todos os mentores, assistentes de projeto e voluntários que tornaram o SEES possível por mais de uma década.
A Equipe da Arquitetura da Missão SEES (MATRIX):
Raiymbek Abdykalykov, The Woodlands, TX
Emmanuel Bravo, Boca Raton, FL
Winston Huang, San Francisco, CA
Adrianna Krajnovic, Dallas, TX
Marco Lo Cicero, Tomball, TX
Henry Martin, Milwaukee, WI
Reva Paul, Bethlehem, PA
Swayam Sahoo, North Chelmsford, MA
Projeto Mentor: Dr. Kevin M. Crosby, Carthage College e Wisconsin Space Grant Consortium
Assistente de Projeto: Mauro Esquivel, professor de matemática, McAllen, TX
Para mais informações, visite:O programa SEES é apoiado pelo acordo de cooperação da NASA, número NNH15ZDA004C, e faz parte do programa de ativação científica da NASA.
O programa SEES é apoiado pela NASA através do acordo de cooperação número NNH15ZDA004C e faz parte do programa de ativação científica da NASA.Programa de ativação científicaPortfólio de programas, que conecta alunos com experiências científicas autênticas da NASA através de parcerias com educadores e organizações comunitárias.
