As futuras naves espaciais serão capazes de detectar e reparar os seus próprios danos estruturais em órbita, tornando as missões de longa duração e os veículos de lançamento reutilizáveis mais resilientes.
Materiais autocurativos As naves espaciais têm sido examinadas ao longo dos anos, à medida que os engenheiros procuram maneiras de detectar e reparar danos após o lançamento. Agora, apoie o novo trabalho Agência Espacial Europeia (ESA) pretende fazer avançar o conceito, combinando a detecção e reparação de danos num único sistema estrutural.
“A implementação desta tecnologia nos nossos sistemas trará enormes benefícios para o transporte espacial”, disse Bernard Dicotigny da ESA no comunicado. “Isso ajudará no crescimento Infraestrutura espacial reutilizável e reduzir os custos trabalhistas. Demonstra realmente o que a inovação europeia pode fazer pela indústria espacial.”
A tecnologia, chamada Projeto Cassandra (abreviação de “Composite Autonomous Sensing and Repair”), usa um material compósito chamado HealTech, que contém um agente de cura especial embutido em camadas de fibra de carbono.
Os compósitos de fibra de carbono são amplamente utilizados em naves espaciais porque são leves e fortes. No entanto, com o tempo, podem desenvolver microfissuras devido a vibrações de saída, tensões estruturais ou extremos. Flutuações de temperatura. Quando aquecido, o material Healtech amolece, permitindo que o agente de cura incorporado flua para pequenas fissuras, recolocando áreas danificadas e restaurando a resistência estrutural, diz o relatório.
Para detectar danos, os engenheiros incorporaram sensores de fibra óptica nas camadas compostas. Esses sensores podem monitorar continuamente a estrutura e identificar a localização de rachaduras ou outros defeitos. Uma vez detectado o dano, uma rede de pequenos elementos de aquecimento – um arranjo leve Grades de alumínio impressas em 3D – Aquece a área afetada a cerca de 100 a 140 graus Celsius (212 a 284 graus Fahrenheit), o que ativa o processo de cicatrização e permite que o material se repare.
Os pesquisadores já testaram estruturas de protótipos que vão desde pequenos protótipos até painéis de 40 centímetros de largura. Os testes iniciais mostram que o sistema pode detectar rachaduras, distribuir com precisão o calor nas áreas danificadas e restaurar a resistência estrutural após os reparos. Em seguida, a equipe pretende testar a adaptação do material para um formato maior, como um tanque de combustível criogênico completo.
O desenvolvimento do Healtech é uma colaboração entre as empresas suíças CompPair e CSEM e a empresa belga Com&Sens através do Programa de Transporte Espacial da ESA para Pesquisa de Descobertas Futuras.
Uma possível aplicação Reutilizável Sistemas de transporte espacial, nos quais os veículos devem suportar ciclos repetidos de lançamento e reentrada. Estruturas auto-reparáveis prolongam a vida útil dos componentes da espaçonave, ao mesmo tempo que reduzem o tempo de inspeção e os custos de manutenção entre voos. A tecnologia também é útil para áreas expostas a condições extremas, como tanques de propulsores criogênicos que sofrem mudanças drásticas de temperatura.
“Estou satisfeito por termos demonstrado que os compósitos HealTech com monitoramento de saúde e sistemas de aquecimento têm detecção e cura autônoma de danos e são altamente resistentes a microfissuras”, disse Cecilia Scasoli, chefe de pesquisa e desenvolvimento da CompPair, no comunicado.
“Isso o torna adequado para os exigentes requisitos de tanques de propelente e estruturas espaciais reutilizáveis e abre caminho para componentes de espaçonaves mais leves e de maior manutenção”, acrescentou Scasoli.
