Segundo Yakovlev, se trata do primeito satélite deste tipo a ficar agora em funcionamento ou a ser colocado no espaço. O cientista destacou os avanços dos EUA, cujos especialistas estão testando tecnologias para imprimir satélites diretamente a bordo da Estação Espacial Internacional (ou em qualquer outra estação espacial) para lançá-los logo em seguida. Mas a Rússia, sublinha ele, também está desenvolvendo estas tecnologias. A corporação estatal Roscosmos aprovou neste ano um projeto da TPU para a criação de uma impressora 3D que possa funcionar em condições de gravidade nula; a experiência está prevista para finais de 2018.
Já o satélite Tomsk-TPU-120, o primeiro impresso em uma impressora 3D, será lançado em 2017 durante uma saída ao espaço aberto. Confira a íntegra da entrevista de Aleksei Yakovlev, que conta os detalhes da iniciativa.
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Sputnik Brasil: Quais são as funções principais do satélite Tomsk-TPU-120? Quais são os aspectos que o diferenciam de outros satélites análogos?
Aleksei Yakovlev: O satélite Tomsk-TPU-120 tem por objetivo a pesquisa de novas tecnologias de projeção de aparelhos espaciais de pequeno porte dizendo respeito a condições específicas do espaço cósmico e concentrou uma longa experiência e os desenvolvimentos conjuntos da Universidade Politécnica de Tomsk (TPU, na sigla em russo) e do Instituto de Física da Resistência e Ciência de Materiais da Seção da Sibéria da Academia das Ciências da Rússia (IFPM) na área da ciência de materiais espacial.
Pela primeira vez no mundo, o corpo do satélite foi produzido com o uso de modelação dinâmica multinível de produção de aparelhos espaciais de pequeno porte.
Durante a decolagem da base de lançamento, os aparelhos espaciais e a carga útil por eles levada estão sujeitos a umas sobrecargas vibracionais que podem levar à sua destruição completa. Por isso, a projeção e a elaboração destas construções devem ser feitas sempre tendo na mente as cargas dinâmicas que surgem quando o produto está sendo usado. Ou seja, é modelação dinâmica: descrição matemática das alterações do estado das construções em movimento com sobrecargas de natureza vibracional e outras.
O projeto conjunto da TPU e IFPM usa uma aproximação nova, multinível, o que permite que o modelo trate tanto de elementos da construção, como da estrutura interna do material. Ou seja, o funcionamento certo do produto é definido acrescentando as correções impostas pela dinâmica da alteração do comportamento das peças e da estrutura dos materiais que as compõem. Desta maneira, já na etapa da projeção digital, o fabricante pode realizar testes virtuais em condições que mais parecem realidade. Isto foi feito pela primeira vez no centro de pesquisa perspectiva “Modelação dinâmica multinível de materiais e construções” da TPU.
Os materiais com estruturas hierárquicas de vários níveis contemporâneos (materiais compostos) exigem novas metodologias de produção de peças que serão feitas deles. A constante complicação das construções impossibilita a produção de peças com métodos tradicionais. Estes métodos são substituídos pelas tecnologias aditivas, quando as peças são criadas através de cultivo sucessivo de camadas do material. Isso permite obter um produto final que possui a estrutura interna necessária. Deste modo, é possível atingir o frágil equilíbrio entre a resistência necessária e a leveza da construção final.
O satélite Tomsk-TPU-120 é o primeiro aparelho espacial russo cujo casco foi produzido em uma impressora 3D com os resultados da modelação dinâmica multinível. O uso conjunto destas tecnologias permite reduzir drasticamente o tempo necessário para a elaboração e a quantidade dos testes em natureza, encontrar novas soluções de materiais e construções e também de reduzir os custos do projeto.
A preparação do pessoal é também um aspecto importante da criação de satélites. Os alunos também participam da preparação e produção de construções para aparelhos espaciais de pequeno porte. Da mesma maneira, eles não só recebem ensino de qualidade, mas também habilidades práticas, o que faz deles especialistas únicos.
SB: Como a tecnologia da produção (impressão em impressora 3D) pode afetar o funcionamento do aparelho?
AY: A colocação em órbita de cada quilógramo da carga útil implica custos importantes. Contudo, para conservar a integridade de produtos e construções durante a subida da nave espacial de carga, é preciso usar nós com um uma solidez de multiplicidade adequada. A modelação dinâmica, unida às novas tecnologias de produção (uma delas é a impressão 3D), permite reduzir a massa da construção guardando as suas características de solidez e resistência a vibração.
SB: Se o aparelho mostrar bons resultados, será possível a produção em série de satélites parecidos pela TPU? Que tipo de satélite teria a maior demanda?
AY: Esta experiência é só uma primeira etapa de um largo trabalho de projeção e produção de aparelhos espaciais de pequeno porte. Entre outras coisas, isso inclui criação de grupos de satélites orbitais para resolver um leque de tarefas atuais, importante para o setor agrícola, para a extinção de incêndios florestais, monitoramento do clima, busca de recursos naturais e muito mais.
SB: Na primavera de 2016, o aparelho foi levado a bordo da Estação Espacial Internacional. A que se deve a longa espera, que dura já quase um ano? O aparelho tem passado por uns testes ou pesquisas?
AY: O lançamento do satélite da TPU deve ser realizado por cosmonautas russos da superfície externa da Estação Espacial Internacional. A saída de cosmonautas ao espaço é uma tarefa difícil e que custa muito, que precisa de longa preparação, são acumuladas tarefas ligadas a experiências, à reparação ou modernização da própria Estação Espacial Internacional. A próxima saída da tripulação da estação ao espaço aberto está planejada para julho de 2017. É então que o satélite será lançado.
Sem dúvida, durante a presença do aparelho na Estação Espacial Internacional é necessário realizar uma série de procedimentos com o fim de garantir o funcionamento normal dos sistemas a bordo do satélite. Pelo mínimo, é necessário garantir vários ciclos de abastecimento de acumuladores, testar a transmissão de mensagens orais e telemetria.
Nem só a Estação Espacial Internacional acolheu experiências com este aparelho espacial, mas também a Terra. Durante sessões planejadas de comunicação, quando cosmonautas conectavam o satélite a antenas a bordo da estação, o Centro de Gersão de Voos da TPU treinava cenários de recebimento das informações na Terra, a coordenação do trabalho com o Centro de Gestão dos Voos da Roscosmos.
Muitos amadores do rádio do mundo inteiro puderam captar o sinal do satélite em seus receptores, publicando vídeos correspondentes na Internet.
SB: Quanto tempo o satélite Tomsk-TPU-120 estará na órbita – e o que acontece depois?
AY: Depois do lançamento, o satélite poderá ser usado durante 4-6 meses. Durante este período, a sua órbita se irá reduzindo gradualmente, e finalmente o aparelho entrará nas camadas sólidas da atmosfera e se queimará sem deixar nenhum rastro.
