Florbela Costa, gestora de projectos aeroespaciais na maxon apresenta em “Desmascarar a ciência” iniciativa da FISUA – Associação de Física da Universidade de Aveiro

Nesta exposição a nossa convidada apresentará o papel que a empresa onde trabalha, a maxon, tem na exploração espacial, nomeadamente na conquista de Marte. Irá apresentar exemplos de projetos desenvolvidos no âmbito da exploração espacial e explicar a complexidade que estes projetos representam, nomeadamente nas modificações feitas aos produtos catálogo para poderem aguentar as extremas condições do transporte e da atmosfera marciana.​
As diferentes fases do projetos são explicadas, bem como as instalações que foram criadas para conduzir testes experimentais para demonstrar que os produtos cumprem com os exigentes requisitos.

 

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O espaço é impiedoso. É por isso que os motores DC de precisão que embarcam numa viagem a outros planetas precisam de satisfazer padrões de qualidade extremamente elevados.

Cada producto da maxon para marte tem por base um produto de catálogo e é modificado especificamente para a missão. Isto porque os motores DC, redutores e encoders enfrentam condições brutais durante a descolagem, a longa viagem através do espaço, e a missão no Planeta Vermelho. Neste blog, vou abordar as propriedades que um actuador deve ter para se qualificar para uma viagem a Marte.

Vibração e choque

O primeiro desafio é sobreviver ao lançamento do foguetão.Isto significa que o motor deve ser resistente ao choque e à vibração. A vibração não é tão forte como se possa pensar: é pouco mais do que num avião de passageiros, mas não muito mais, e apenas por alguns minutos. Os choques, por outro lado, são algo com que temos de lidar e, portanto, melhorar quando trabalhamos com produtos standard. Estes ocorrem principalmente durante a separação, que é quando a primeira fase se separa do resto do foguetão. As forças resultantes destruiriam os motores normais porque o rotor se separaria do estator. É por isso que precisamos de reforçar os nossos actuadores, por exemplo, encapsulando o rotor e utilizando soldaduras especiais, anéis de retenção especiais, e materiais optimizados.

Vácuo e radiação

A viagem a Marte demora cerca de seis meses. Durante este tempo, as unidades precisam de sobreviver ao vácuo e à radiação. A radiação mais prejudicial não vem do Sol, mas de partículas de alta energia provenientes do exterior do sistema solar, que podem danificar a electrónica. É por isso que precisamos de uma electrónica especialmente reforçada para os sensores de Hall dos motores. Para estarmos ainda mais seguros, duplicamos a instalação destes sensores, em pares, para redundância. No vácuo, a durabilidade dos componentes é importante, não se podem utilizar adesivos que sofram alterações às suas propriedades químicas e percam a sua capacidade de aderência após alguns dias no vácuo.

Redução de peso

Os foguetões estão limitados na massa que podem transportar para outros planetas. Para serem o mais leves possível, também recorremos a formas invulgares e utilizamos espessuras mais finas, ou titânio em vez de aço. Usamos também frequentemente aos menores motores possíveis, porque sabemos que o tempo de funcionamento necessário é geralmente mais curto do que nas aplicações industriais. Um maior desgaste é, portanto, aceitável.

Atmosfera de Marte

À chegada, o motor deve funcionar sem falhas durante toda a missão: Devido à fina atmosfera, os lubrificantes precisam de ser resistentes à evaporação e manter as suas propriedades. Especialmente no caso dos motores DC com escovas, é também necessário utilizar a combinação perfeita de material nas escovas. Não se formam pátinas no metal em Marte, razão pela qual desenvolvemos escovas especiais impregnadas com um lubrificante (grafite prateada com 15% MoS2). Esta é uma das modificações mais importantes, porque os motores com escovas normais falhariam em apenas algumas horas quando expostos ao vácuo.

Testes de qualidade

Embora as unidades utilizadas na Terra também sejam sujeitas a testes, existem limites a esses testes devido a questões financeiras. Numa missão a Marte isso é diferente, qualquer tipo de risco é inaceitável, neste caso compensa pagar para testar cada um dos componentes. Também testamos cada unidade completa e documentamos exaustivamente os resultados, é desta forma que provamos ao nosso cliente que o motor trabalha exactamente como prometemos. Os motores DC utilizados na missão devem ser idênticos às unidades que foram testadas e qualificadas, pois estes foram expostos às mesmas condições requeridas pela missão. OS motores DC são colocados num agitador, expostos a ciclos de temperatura, e submetidos a testes de durabilidade. Se as unidades passarem todos estes testes podemos estar confiantes de que o desenho é válido. O último passo será então produzir todos os seguintes motores exactamente da mesma forma – respeitando toda a documentação. Todo o processo exige um grande esforço, mas vale a pena: A história das missões espaciais mostra qualquer negligência causará problemas – e o espaço é impiedoso.

Saiba mais acerca da contribuição da maxon para a presente missão Perseverance da NASA: mars.maxonworld.com

AUTOR

Robin Phillips Aerospace Specialist