Anfitrião Andres Almeida: No mundo da aviação, há uma liga metálica superalloy impressa em 3D que pode suportar condições extremas, e outro material que pode, na verdade, "lembrar" sua forma à medida que as temperaturas mudam.
A pesquisa aeronáutica liderada pela NASA sempre foi impulsionada por ideias ousadas. Algumas ideias têm o potencial de mudar fundamentalmente como as aeronaves são projetadas, construídas e voadas.
O Programa de Conceitos Aeronáuticos Transformadores da NASA(TACP)[pronunciado Tac-P]investe em pesquisas de alto risco e alto retorno.(TACP)
Ao combinar tecnologias emergentes, como inteligência artificial, materiais avançados, engenharia digital e inovação liderada por universidades, o programa auxilia pesquisadores a explorar ideias revolucionárias que podem redefinir a aviação por décadas. Aprenderemos mais sobre o TACP com Angela Surgenor, gerente de programa adjunto, neste episódio de...Pequenos Passos, Grandes Saltos.
[Música de introdução]
Bem-vindo aPequenos Passos, Grandes Saltos, o podcast da Academia de Liderança em Programação/Projetos da NASA, ou APPEL. Sou seu anfitrião, Andres Almeida.
Olá Angela, seja bem-vinda ao podcast.
Angela Surgenor: Obrigado, Andres. Obrigado por me receber.
Anfitrião: Então, o que torna uma ideia transformadora?
Surgidor: Então, "transformadora" para mim é um pouco diferente da definição convencional.
Basicamente, "transformadora" para mim é uma colisão multidisciplinar que desafia o status quo em vez de apenas otimizá-lo. Então, por exemplo, na aeronáutica, somos incrivelmente bons em evoluir, fazendo uma asa 2% mais leve ou uma turbina a gás 5% mais eficiente.
Mas dentro do nosso programa, o Programa de Conceitos Aeronáuticos Transformadores, não estamos procurando por evolução, estamos procurando por revolução, então, basicamente, uma ideia se torna transformadora quando desafia fundamentalmente a maneira como voamos ou a maneira como projetamos uma aeronave. Muitas vezes, isso acontece através da convergência.
Então, acontece quando levamos disciplinas que tradicionalmente não têm nada a ver com a aviação, como inteligência artificial, computação quântica ou química de materiais avançados, e as colidimos com a engenharia aeroespacial. Então, uma ideia transformadora
É a diferença entre se contentar com uma linha de base boa e buscar o ecossistema absolutamente melhor possível para a nação. Então, fazemos essas coisas através dos nossos dois principais motores de inovação, desenvolvendo novas capacidades revolucionárias por meio do nosso Projeto de Ferramentas e Tecnologias Transformacionais (que eu vou chamar de T-cubed daqui para frente, um pouco mais curto) e, também, aproveitando as mentes brilhantes e a academia por meio do nosso projeto de inovação universitária.
Anfitrião: E como é que o TACP cria esse ambiente onde os pesquisadores podem assumir riscos?
Origem:Sim, então, obrigado por essa pergunta. O TACP cria, basicamente, um ambiente onde os pesquisadores podem assumir riscos e explorar amplamente utilizando ferramentas digitais impulsionadas por IA e tornando o fracasso quase gratuito, além de capacitar as universidades a questionar nossas suposições.
Mais um exemplo, desta vez na área tradicional da aviação: a cultura é não tolerar falhas, como ouvimos constantemente. Ao construir e testar fisicamente as coisas da maneira antiga, correr riscos é incrivelmente caro, mas a inovação exige riscos, certo? Então, resolvemos esse paradoxo de duas formas diferentes.
Primeiro, através do nosso projeto T-cubed, com ferramentas e tecnologias transformadoras, mudamos a infraestrutura de como inventamos. Um exemplo perfeito é a nossa recente descoberta com o nosso novo superalóio, chamado NASA'sGRX-810.
Tradicionalmente, inventar uma nova liga de alta temperatura para motores a jato leva uma década de experiência, certo? Teste e erro de metalurgia. Mas, dentro do nosso programa, demos aos nossos pesquisadores uma pista para adotar uma abordagem radical nova.
Eles utilizam aprendizado de máquina e modelagem termodinâmica para simular virtualmente milhões de combinações de materiais, permitindo que a IA assuma todos os riscos em vez de fazermos isso nós mesmos, economizando muito tempo.
Quando encontraram a receita ideal, basicamente imprimiram em 3D e descobriram uma liga revolucionária e incrivelmente durável em uma fração do tempo normal. Então, usando a engenharia nativa da IA, se uma ideia falhar, custa apenas algumas horas de tempo de processamento, não milhões de dólares, e isso cria uma incrível segurança psicológica.
Em segundo lugar, nós transferimos ativamente o risco para fora das nossas paredes através do nosso projeto de inovação universitária. Às vezes, os engenheiros da NASA são limitados pelo conhecimento de por que algo não deveria funcionar, certo? Nos acostumamos com o que fazemos o tempo todo.
Então, ao longo deste projeto de inovação universitária, realmente entregamos o volante para a academia. Pedimos que equipes lideradas por universidades enfrentem nossos problemas mais difíceis. Eles trazem perspectivas multidisciplinares sem bagagem. E então fornecemos a eles os recursos necessários para testar suas ideias não convencionais com segurança.
Anfitrião: Legal. Eu estava olhando para o GRX-810 que você mencionou, a liga, e posso ver implicações para um spin-off não apenas para a aeronáutica.
SurgenorSim, nós a projetamos especificamente para a aeronáutica, mas agora eles a usaram em bocas de foguete, até no SLS [Sistema de Lançamento Espacial], para altas temperaturas. Estamos usando materiais de alta temperatura para essas coisas de alta temperatura, até em hipersônicos. Não é apenas para a aviação.
E muitas das coisas que fazemos em nosso programa têm um spin-off. Não foi criado para a aeronáutica, mas não fica necessariamente restrito a ela. Algumas coisas transitam para fora, até para a indústria automotiva ou biomédica.
Anfitrião: Quais são os desafios de trabalhar nessas tecnologias revolucionárias? O sucesso pode estar a anos, talvez décadas de distância. Como você avalia quando uma nova ideia é realmente digna de ser perseguida?
Surge um novo jogador no mercado: Surgenor.Sim, esta é uma pergunta complicada, porque temos apenas um financiamento limitado, certo?
Basicamente, sempre reservamos dinheiro para fazer essas coisas extras, para que tenhamos a capacidade de trabalhar em tecnologias que são necessárias tanto agora, quanto no futuro, e isso pode ser em 2040–2050.
Então, muitos de nossos outros programas dentro da NASA Aeronautica estão trabalhando para atender a essa necessidade atual, onde temos a capacidade de trabalhar nas coisas que precisaremos nos próximos anos, e isso nos dá essa capacidade - são chamados de multiplicadores de capacidade, então estamos construindo, você sabe, dentro da NASA Aeronautica.
Mas, como discutimos agora, você sabe, também está construindo essa comunidade fora da aeronáutica, para o lado espacial, automotivo, biomédico, você sabe, o meio ambiente, e assim por diante.
Mas, ao mesmo tempo, estamos também construindo essa força de trabalho, como eu disse, através do Projeto de Inovação Universitária. Mas é um equilíbrio difícil, você sabe? Avaliar essas ideias de longo prazo olhando para duas coisas. Basicamente, são as ferramentas e o talento.
Então, do lado da TTT, eles se concentram principalmente nesses multiplicadores de capacidade. Nós simplesmente não perguntamos se a tecnologia construirá um avião melhor em 2040. Basicamente, perguntamos se ela permitirá que a indústria construa qualquer avião em 2040, então não estamos apenas isolados em um único design.
Por exemplo, eu vou levantar que a T-cubed está investindo fortemente para fechar esse loop de dinâmica de fluidos computacionais para voo, então estamos usando lasers para medir instantaneamente o fluxo de ar de uma aeronave em voo e alimentando esses dados diretamente em nossos modelos de supercomputador.
E se conseguirmos fazer isso direito, a indústria da aviação poderia, eventualmente, certificar novas aeronaves usando simulações digitais em vez de anos de testes físicos. Muito caro, mas essa é uma multiplicadora massiva na tecnologia que estamos avançando.
E, então, do lado de talentos, através do nosso Projeto de Inovação Universitária, investimos em problemas de 15 anos, como propulsão criogênica de emissão zero. Sabemos que a tecnologia vai levar algum tempo, mas precisamos começar cedo.
Mas se o Projeto de Inovação Universitária está financiando dezenas de estudantes de pós-graduação e pós-doutorandos em todo o país, estamos avaliando o sucesso além do talento da nossa linha de talentos que atualmente temos na força de trabalho da NASA.
Então, mesmo que essa mudança tecnológica leve uma década, estamos treinando com sucesso os futuros engenheiros-chefes da indústria aeroespacial dos EUA, não apenas para a NASA, mas também para fora dela. Lugares como Boeing, GE, Pratt, muitos outros fabricantes de motores.
E se uma ideia dá ao ecossistema uma nova capacidade e constrói essa força de trabalho para dominá-la, é absolutamente vale a pena a longo prazo.
Anfitrião: Você pode compartilhar um exemplo de um conceito que começou como uma ideia com o TACP?
SurgenorAh, claro, eu realmente vou te dar dois, os que estão do lado do T-cubed, as ferramentas transformacionais, e os outros do lado da universidade.
O primeiro é o uso de ligas de memória de forma, semelhantes ao GRX 810, esse superalote que foi mencionado inicialmente. Ele mudou a forma como construímos estruturas, e depois temos...CHEETAque está mudando a forma como alimentamos de fato uma aeronave. Isso foi do lado da universidade.
Mas, em relação às ligas de memória de forma, basicamente estudamos partes móveis em uma asa de avião, como as aletas. Normalmente, elas exigem sistemas hidráulicos complexos e pesados. O peso extra, você sabe, adiciona complexidade ao sistema.
Mas nossos pesquisadores basicamente perguntaram: "E se o próprio metal pudesse fazer o trabalho, em vez de ter atuadores extras, movendo coisas e sistemas de controle?" Então, eles desenvolveram um metal especializado que realmente se lembra e retorna a uma forma específica quando exposto a diferentes mudanças de temperatura. Então, à medida que você sobe em altitude, a temperatura cai. O que podemos fazer com esse material para fazê-lo se mover sozinho?
Então, eles basicamente trabalharam na química de materiais de alto risco. Eles testaram em voo essas ligas de memória de forma superfrias que estão criando um gerador de vórtice redutor de arrasto. O gerador de vórtice realmente se expande e depois dobra automaticamente quando as temperaturas mudam. Então, provamos que a aeronave pode ser adaptável, mais como uma máquina morfadora.
E, então, do lado da inovação da universidade, outro exemplo é o nosso, chamado CHEETA.
Há anos, financiamos um consórcio universitário para estudar o uso de hidrogênio líquido, não como combustível, mas como cabos e motores superrefrigurados para temperaturas de supercondutividade.
Na época, a aviação criogênica era mais teórica, certo? Ainda não estava pronta para ser levada ao mercado. Mas o Programa de Inovação da Universidade, em essência, deu aos estudantes uma plataforma para provar as equações. Então, hoje, evoluiu para um conceito maduro que a NASA está avaliando ativamente uma proposta para levar os cabos supercondutores desenvolvidos pela universidade para um teste de voo real da NASA, mas levou tempo. Mas as universidades deram o pontapé inicial, e estamos trazendo elas à mesa à medida que avançamos.
Mas, basicamente, ambas essas coisas, o que começou como uma, bem, proposta da academia ou de pesquisadores internos, agora estão moldando diretamente a estrada da NASA para diferentes tipos de aeronaves eletrificadas.
Anfitrião: Agora, como o TACP lida com o fracasso? Como o programa incentiva outras equipes de engenharia a aprenderem com essa mentalidade?
SurgenorSim, essa é uma ótima pergunta. Acho que muitos de nós são avessos ao risco, mas às vezes ainda temos medo, certo? É até em sua vida pessoal, é como: "Ok, devo fazer isso, ou não devo fazer isso?"
Mas nosso programa, basicamente, praticamos o que chamamos de "falha inteligente". Então, é profundamente inspirado no método científico acadêmico e apoiado pela engenharia digital, como são as coisas que podemos fazer inteligentemente que não vão machucar ninguém? É seguro, mas a NASA é capaz de assumir essa postura de risco que outras pessoas do lado de fora não podem.
Mas, basicamente, diferenciamos entre falha desleixada e falha inteligente. Então, exigimos rigor absoluto, como eu disse, em relação à segurança e à execução dos experimentos, mas estamos completamente abertos à hipótese de estar errados. E isso é fundamental para o que fazemos, porque se estamos errados, recomeçamos.
Sabe, é tipo, você muda de direção, fez uma abordagem tecnológica assim, e não está dando certo, então é como, "Tudo bem, vamos mudar." Era chamado de "mudar de direção", "fazer uma pausa" ou "persistir", certo?
Então, "mudar de direção" é, "Está dando errado, você precisa mudar."
Fazer uma pausa" é como, "Está dando errado também. Precisamos mudar completamente.
Ou "persistir", você continua avançando com a tecnologia que está fazendo.
Mas, na verdade, nós tiramos muita inspiração das universidades com as quais trabalhamos também. Na academia, provar que hipóteses estão erradas ainda é uma tese de doutorado bem-sucedida. Avança o conhecimento humano na frente, para o doutorado, a candidatura, mas também nos ajuda a encontrar novas tecnologias à medida que avançamos.
E, do lado do T-cubed, como eu disse, os modelos digitais que estamos executando para simulações e os testes de voo reais se comportam de maneiras completamente diferentes, não escondemos isso, mostramos onde há discrepâncias, e isso é uma grande vitória. Encontramos algo que está errado e, então, podemos consertá-lo e seguir em frente. Isso significa que descobrimos um ponto cego no conhecimento humano e, então, podemos rapidamente adaptar e consertá-lo, basicamente no ar.
Anfitrião: Parece emocionante. Eu gostaria de ver toda a documentação das lições aprendidas e a captura de conhecimento de todas essas equipes.
SurgenorEu sei que é só, você quer ser uma esponja e algo pode simplesmente alimentar tudo para você, porque há tanta informação.
Nós não gostamos de refazer as coisas, certo? Você sabe, as pessoas saem e, tipo, ok, o que aprendemos com isso? E agora, o que podemos fazer da próxima vez para melhorar?
Mas os nossos engenheiros-pesquisadores são incríveis. Os estudantes são incríveis. Eles se adaptam tão rapidamente e simplesmente avançam. Eles sabem o que fizeram de errado ou o que não funcionou direito e então simplesmente mudam de direção e avançam.
Anfitrião: O que mais o empolga sobre o futuro da aeronáutica?
SurgenorSim, essa também é uma ótima pergunta. Eu vou mencionar, vou chamar de terceira era da aviação. É onde a engenharia nativa de IA encontra a próxima geração de força de trabalho.
Então, como todos nós ouvimos, toda essa IA que estamos usando, sim, está tudo bem, é ótimo, vai nos ajudar a escrever documentação, ou fazer com que pensemos, façamos coisas, processemos coisas mais rápido. Acho que também há um lado da engenharia de IA que será trazido pela nova força de trabalho, porque eles se adaptam mais facilmente a isso, certo?
Então, estou realmente empolgado com, estou chamando de equalização total do espaço aéreo: frotas de táxis aéreos silenciosos e autônomos, e drones operando perfeitamente para entregar mercadorias, combater incêndios florestais e conectar comunidades com emissões zero, tudo com o conhecimento de IA que temos.
E isso remonta às suas lições aprendidas. Como podemos usar as lições aprendidas que registramos com a IA, de modo que você não precise escutar através de anos e anos de documentação?
Mas, na verdade, o que me empolga é como vamos construí-las, certo? Como é que esse processo parece? Qual é a estratégia de como podemos reunir tudo isso?
E, através do T-cubed, estamos estabelecendo essa base agora com engenharia de IA, engenharia nativa e gêmeos digitais avançados.
Como eu disse, a descoberta de materiais com IA e a computação quântica estão em alta agora. E, através do nosso Projeto de Inovação Universitária, os estudantes que estamos financiando hoje serão aqueles que manipularão essas ferramentas.
Em 20 anos, estarei aposentado. Você pode estar aposentado. Há muitas pessoas que já estão há muito tempo, mas esses estudantes não projetarão aeronaves da maneira antiga e lenta que temos feito há décadas, certo? Eles usarão esses ecossistemas digitais que o projeto T-cubed está construindo hoje para projetar, testar e certificar com segurança novos projetos de aeronaves em uma fração do tempo.
E o futuro não é apenas sobre aeronaves mais legais. É sobre maneiras muito mais rápidas e inteligentes, impulsionadas pela IA, de engengá-las.
Anfitrião: Maravilhoso. São todos esses pequenos passos, o que me leva à última pergunta para você: Qual foi o seu grande salto?
SurgenorSim, então eu estou na NASA há 31 anos agora, e eu realmente comecei como técnico em combustão, então eu era muito específico em tecnologias de combustão e propulsão com as minhas mãos. Eu cansei de sempre cheirar combustível de jato, então eu mais ou menos me mudei para gestão de programas e projetos.
Mas acho que, com o tempo, percebi que a NASA não tem o monopólio das boas ideias. Ao abraçar a conversão entre essas ferramentas e talentos, eles basicamente, você sabe, como eu disse no início da minha carreira, eu estava totalmente focado na aeronáutica tradicional da NASA, mas a combustão, como otimizar essas coisas? E tudo era incremental.
Então, meu salto quântico foi perceber que as maiores inovações não acontecem dentro de disciplinas isoladas e, certamente, não ocorrem quando você está apenas conversando consigo mesmo. É preciso garantir que você esteja conversando com o mundo exterior e, quando estiver em uma área pequena e isolada, trabalhe apenas com as pessoas ali presentes.
Mas o meu salto foi, basicamente, abraçar aquela filosofia central que a TACP tem. AquelaConvergênciaPalavra, certo? É a percepção de que, para uma verdadeira transformação da aviação, eu precisava conversar com outros engenheiros, não apenas na NASA, mas também fora dela.
Então, precisávamos garantir que abríssemos essas portas para uma comunidade mais ampla. Precisávamos empurrar os limites das ferramentas computacionais através do nosso projeto T-cubed e, em seguida, também precisávamos permitir que a academia assumisse a liderança em problemas massivos por meio da inovação universitária. Eles têm ferramentas e tecnologias que não temos dentro das nossas paredes.
Então, precisamos também conhecer todo esse ecossistema, desde os cientistas da computação até os estudantes universitários, e precisamos que eles se choquem, basicamente mudando completamente como conduzimos nossos programas, empurrando as fronteiras da pesquisa de hoje.
Anfitrião: Ótimo, você me está fazendo querer me juntar.
Surgenor: A qualquer momento. Você é bem-vindo a bordo a qualquer hora. Estamos sempre procurando novas pessoas boas.
Anfitrião: Obrigado. Bem, Angela, obrigado pelo seu tempo. O TACP é muito empolgante.
Surgenor: Obrigado de novo. Obrigado por me receber e me permitir compartilhar minha história também.
[Outra música]
Anfitrião: É isso para este episódio de Pequenos Passos, Grandes Saltos. Para uma transcrição e para outros episódios, visite nasa.gov/podcasts. Enquanto estiver lá, confira nossos outros podcasts como Houston, Temos um Problema, Podcast Curioso, Universo e Universo Curioso da NASA.Houston, Temos umPodcast Curioso UniversoUniverso Curioso da NASAComo sempre, obrigado por escutar.
Fim: Este é um podcast oficial da NASA.Este é um podcast oficial da NASA.
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