Engenheiros descobrem por que os robôs espaciais vivem atolando.

Uma nova perspectiva sobre como os rovers espaciais interagem com o terreno extraterrestre pode redefinir o sucesso de futuras missões espaciais. Engenheiros da Universidade de Wisconsin–Madison (UW–Madison) identificaram uma falha crítica nos testes terrestres tradicionais, que levou a incidentes como o do rover Spirit, que ficou preso em Marte em 2009. Até agora, os testes de mobilidade de rovers simulavam a gravidade lunar ou marciana utilizando protótipos leves, uma prática que não levava em consideração o impacto diferente que a gravidade exerce sobre o solo extraterrestre.

O Problema dos Testes Tradicionais

Ao preparar rovers para missões espaciais, a prática tem sido recriar a gravidade reduzida de corpos celestes como a Lua ou Marte utilizando modelos de peso reduzido. No entanto, a gravidade terrestre mais intensa torna a areia mais compacta, contrastando com o solo mais frouxo dos ambientes extraterrestres. Este detalhe aparentemente simples levou a avaliações excessivamente otimistas da mobilidade dos rovers, resultando em veículos presos em terrenos que, sob a gravidade da Terra, pareciam não apresentar grandes dificuldades.

A Solução Inovadora da UW–Madison

O grupo de pesquisa liderado pelo professor Dan Negrut desenvolveu simulações computacionais inovadoras usando o software open-source Project Chrono. Este projeto destaca a importância de ajustar não apenas o peso do veículo, mas também as propriedades das partículas do solo nos testes, para refletir mais precisamente as condições reais dos terrenos extraterrestres. Tal abordagem permite prever melhor o desempenho dos rovers, minimizando o risco de ficarem presos.

Stakeholders e Colaboração Internacional

A pesquisa da UW–Madison foi realizada em colaboração com importantes stakeholders, incluindo a NASA, a European Space Agency (ESA), o U.S. Army Research Office e a National Science Foundation. Estas colaborações indicam uma aliança estratégica com potencial para transformar a prática global em missões espaciais. A pesquisa já foi publicada no Journal of Field Robotics e promete influenciar novas missões, como o projeto VIPER, programado para ser lançado em meados de 2027.

Impactos no Setor Espacial

A introdução dessas simulações computacionais mais precisas pode levar a uma redução significativa nos custos das missões espaciais, aumentando a taxa de sucesso das mesmas. O cenário atual do mercado espacial enfrenta perdas financeiras substanciais causadas por falhas de rovers, com prejuízos que podem chegar a US$ 400 milhões por missão mal sucedida. As melhorias abordadas pelo estudo da UW podem, portanto, introduzir uma nova era de robustez e eficiência no planejamento e execução de missões

Desafios e Oportunidades de Implementação

Embora o potencial para a adoção de métodos mais precisos seja significativo, persistem desafios como a adaptação institucional dos protocolos de teste e a resistência a mudanças. Todavia, oportunidades igualmente emergem, sobretudo no desenvolvimento de ambientes híbridos de teste que integrem simulação virtual com hardware real. Isso demanda uma reavaliação das normativas internacionais e pode pavimentar o caminho para colaborações mais efetivas entre universidades, agências espaciais e a indústria privada.

Reflexão do Time do Blog da Engenharia

1. A importância de simulações precisas não pode ser subestimada no contexto de missões espaciais complexas.
2. Colaborações internacionais e open-source podem acelerar inovações no campo da robótica espacial.
3. A nova abordagem da UW–Madison demonstra a relevância contínua da pesquisa acadêmica aplicada.

Via: https://www.wisconsin.edu/all-in-wisconsin/story/robotic-space-rovers-keep-getting-stuck-uw-madison-engineers-have-figured-out-why/