A nave espacial que deverá descolar dentro de poucas semanas rumo à Lua, com quatro astronautas a bordo, leva consigo um pedaço de tecnologia «made in Spain». Um dos componentes eletrónicos da nave espacial Orion foi projetado e fabricado em Madrid, nas instalações da empresa Airbus Crisa, em Tres Cantos. Se não houver novos atrasos, a NASA tentará lançar a missão lunar tripulada Artemis 2 da Flórida no dia 1 de abril, conforme anunciou recentemente.
Para entrar na sala branca do Centro de Testes, onde os equipamentos destinados ao espaço são submetidos a um rigoroso controlo, é necessário usar bata, touca e protetores para os sapatos. Nestes laboratórios, a humidade, a temperatura, a pressão e a filtragem do ar são cuidadosamente controladas para manter estes componentes delicados em condições ótimas.
O «cérebro térmico» do Módulo de Serviço Europeu
O componente fabricado nesta unidade madrilena é a Unidade de Controlo Térmico (TCU) do Módulo de Serviço Europeu (ESM, na sigla inglesa), uma das duas partes que compõem a nave espacial na qual viajarão as tripulações da Artemis 2, a primeira missão que levará astronautas à Lua desde 1972.
O ESM é fornecido pela Agência Espacial Europeia (ESA), que escolheu a Airbus Defence and Space, com sede em Bremen (Alemanha), como contratante principal. A NASA fornece a outra parte da nave, o módulo da tripulação (Crew Module), produzido pela empresa norte-americana Lockheed Martin. É nesta cápsula que os astronautas Reid Wiseman, Christina Koch, Victor Glover e Jeremy Hansen passarão os 10 dias de viagem, durante os quais darão uma volta completa ao redor do satélite natural da Terra. Não aterrarão na Lua, mas, se tudo correr bem, tornar-se-ão os seres humanos que mais se afastaram do planeta.
Segundo Fernando Gómez-Carpintero, diretor-geral da Airbus Crisa, o programa Artemis é «superambicioso», com os olhos postos em Marte, e inclui uma etapa preliminar na Lua, onde será necessário validar todas as tecnologias e estudar como o corpo humano se comporta durante estadias prolongadas no espaço.
Até agora, apenas foi realizada a missão Artemis 1, sem tripulação, que partiu em novembro de 2022 e durou 25 dias. Agora, a nave Orion transportará astronautas pela primeira vez. «O Módulo de Serviço fabricado na Europa é como o suporte vital que permite à tripulação viver na cápsula, uma vez que fornece propulsão, comunicações e energia. Tem muitas funções, e é nesta parte da nave que se encontram as duas unidades de controlo térmico que desenvolvemos, fabricámos e testámos aqui», explica Gómez-Carpintero. As duas unidades são idênticas e redundantes: todos os sistemas estão duplicados em caso de avaria.
«A nossa unidade é como o cérebro térmico que garante que as condições sejam adequadas para a tripulação e que as temperaturas de todos os elementos do Módulo de Serviço permitam o funcionamento correto de tudo», explica o engenheiro, especializado em eletrónica. Qualquer falha traduz-se numa variação de temperatura em algum ponto da nave. Se isso ocorrer, a unidade de controlo térmico deteta a anomalia, reconfigura o sistema e informa o computador para que os dados sejam transmitidos.
Um marco na colaboração com a NASA
Gómez-Carpintero recorda que, na década de 1960, a Espanha contribuiu para as missões Apollo com a antena de Fresnedillas de la Oliva (Madrid), através da qual chegaram as primeiras palavras de Neil Armstrong quando pisou a Lua. Hoje, a estação da NASA na região de Madrid situa-se em Robledo de Chavela e continua a fazer parte da Rede Espacial Profunda da agência.
Com o programa Artemis, no entanto, a colaboração dá um salto de qualidade: «É a primeira vez que a NASA confia elementos críticos da nave espacial a uma empresa espanhola», sublinha. Para o diretor da empresa, este contrato é «o resultado de muitos anos de trabalho» e motivo de grande satisfação: «Estamos muito orgulhosos, e não é por acaso que a NASA nos escolheu para desenvolver este sistema em Tres Cantos».
Crisa: décadas de eletrónica espacial
A empresa Crisa (acrónimo de Computadoras, Redes e Ingeniería Sociedad Anónima) foi fundada em 1985 e, desde então, desta fábrica saíram componentes eletrónicos para centenas de missões espaciais.
Para a NASA, por exemplo, construiu a estação meteorológica dos robôs marcianos Curiosity, Perseverance e InSight. Contribuiu ainda para a sonda europeia BepiColombo, que deverá chegar a Mercúrio no final do ano; para a missão Juice, que explorará o sistema de Júpiter; para as sondas que estudam o Sol e para os foguetões Ariane e Vega.
Das mesmas instalações saiu também a eletrónica da antena dos SPAINSAT NG, satélites militares para comunicações seguras considerados entre os mais avançados da Europa. Um deles, o SPAINSAT NG II, ficou recentemente inutilizável após a colisão com uma partícula no espaço, o que exigirá a construção de um terceiro satélite substituto.
Desde 2000, a empresa faz parte do grupo Airbus. «Desenvolvemos produtos para a Airbus, mas também para outros clientes», resume o diretor.
Como surgiu o contrato para a Unidade de Controlo Térmico
O programa para a construção do Módulo de Serviço Europeu da Orion foi aprovado pelos países membros da ESA em 2012, como recorda Jesús Ortiz, especialista da Airbus em sistemas eletrónicos para o espaço. «Os diferentes subsistemas foram colocados a concurso, incluindo a Unidade de Controlo Térmico, e a nossa empresa assinou o contrato em 2014. Foi um enorme desafio, porque era a primeira vez que trabalhávamos numa unidade destinada a um ambiente habitável, pelo que tivemos de seguir todas as normas aplicáveis às missões tripuladas», explica o engenheiro.
O desenvolvimento da unidade térmica para a missão Artemis 1 demorou entre três a quatro anos. O valor económico do contrato não foi divulgado.
Quando a unidade térmica está pronta, é enviada para a fábrica alemã da Airbus, onde são integrados todos os componentes eletrónicos do Módulo de Serviço Europeu, fornecidos pelas várias empresas contratadas. Posteriormente, essa parte da nave Orion é transportada para o Centro Espacial Kennedy, na Flórida, para que os técnicos da NASA a unam à cápsula da tripulação. Posteriormente, a nave é montada no superfoguete Space Launch System (SLS) da NASA, que a colocará em órbita rumo à Lua.
Durante a Artemis 1, o voo de teste da Orion no final de 2022, as unidades térmicas funcionaram «de forma impecável», segundo Gómez-Carpintero. A equipa aguarda agora o novo lançamento com grande expectativa.
O lançamento da Artemis 2 estava previsto para o início de fevereiro deste ano, mas foi adiado para março devido a uma fuga de combustível durante o ensaio geral da missão e, posteriormente, para abril, devido a um problema no fluxo de hélio do estágio superior do foguetão SLS. Segundo a NASA, esta avaria já foi resolvida.
Um módulo que se sacrifica em cada missão
Ao contrário da cápsula em que viajam os astronautas, que será reutilizada em várias missões, o Módulo de Serviço Europeu separa-se do resto do veículo durante a viagem de regresso à Terra e entra na atmosfera para se desintegrar. Por este motivo, é necessário fabricar um novo módulo para cada missão.
As unidades de controlo térmico que equiparão as futuras missões Artemis 3, 4 e 5 já deixaram a fábrica de Madrid. Os objetivos destas missões foram recentemente alterados pela NASA. Até há poucos dias, o plano previa que a Artemis 3 aterrasse na Lua com astronautas em 2028, mas a agência espacial reorganizou o programa lunar: a terceira missão orbitará a Terra em 2027 para testar as tecnologias-chave para a alunagem, e a Artemis 4 terá a tarefa de aterrar na Lua com astronautas no ano seguinte.
Antes disso, porém, a Artemis 2 terá de descolar com sucesso.
Testes extremos para um componente que não pode falhar
No centro de testes de Madrid existe um componente idêntico às Unidades de Controlo Térmico já montadas na nave espacial que se encontra no Kennedy Space Center. Trata-se do chamado modelo de qualificação, que Gómez-Carpintero descreve como um «modelo de sacrifício», sobre o qual é conduzida «uma campanha massiva de testes para replicar as condições do espaço».
No teste mecânico, este modelo é submetido a níveis de solicitação superiores aos que as unidades de voo terão de suportar. «Procuramos os limites, porque tem de funcionar a todo o custo. Na Lua não há assistência técnica; se algo avariar, não se pode reparar», sublinha.
O objetivo, acrescenta Jesús Ortiz, é que o equipamento cumpra os requisitos da missão com uma margem de segurança: «Por isso, usamos frequentemente um lema: Test as you fly, fly as you test (testa como voas, voa como testas)».
A Unidade de Controlo Térmico está alojada num recipiente preto com pegas vermelhas, com cerca de 30 centímetros de comprimento. Pesa 10,5 quilos e tem um volume de 16 litros. Um dos grandes desafios no setor espacial é tornar os equipamentos o mais robustos possível com o mínimo de peso. «No espaço não há ar, todo o calor gerado pelo componente tem de ser dissipado por condução e, para que a condução seja boa, é necessário utilizar alumínio. Além disso, o alumínio permite que o invólucro seja o mais rígido possível, porque há muita tensão mecânica. Mas, dado que é muito caro colocar massa em órbita, tem de pesar o menos possível», explica Gómez-Carpintero.
Laboratórios onde se recria o espaço
Jorge Peña, responsável pelo Centro de Testes, guia-nos pelos diferentes laboratórios por onde passam os componentes que voarão no espaço, submetendo-os a condições semelhantes às que terão de suportar.
Há uma sala dedicada ao chamado teste de compatibilidade eletromagnética, que verifica como o equipamento se comporta em relação ao resto da eletrónica presente numa plataforma. «O que procuramos com este teste é que o equipamento esteja limpo do ponto de vista magnético e elétrico, ou seja, que gere muito pouco ruído. E o ruído é medido através dos cabos. Para ouvir o ruído da unidade, tenho de criar um silêncio absoluto a nível elétrico. Por isso, estas mesas e todo este pavimento são de cobre», explica.
Posteriormente, os equipamentos são levados para o laboratório de ensaios mecânicos, onde existem plataformas vibratórias. «Aqui submetemos as unidades a um esforço mecânico superior ao que irão sofrer, sobretudo durante o lançamento, quando estão integradas no foguetão», precisa Peña.
Posteriormente, passam pela sala de ensaios ambientais ou térmicos, onde são expostas a diferentes ciclos de temperatura, de frio e de calor, durante vários dias consecutivos. «Temos dois tipos de máquinas, que basicamente são como um forno e um frigorífico; todas funcionam à pressão ambiente, não sob vácuo», compara Peña. O equipamento foi concebido para suportar, na superfície externa, temperaturas entre -25 e 60 graus, precisa Jesús Ortiz.
O teste prevê também a passagem por uma das três câmaras térmicas a vácuo, que reproduzem o ambiente do espaço profundo, incompatível com a vida. No total, a campanha de testes das unidades térmicas da Orion dura cerca de dois meses e meio. Na fábrica de Bremen são realizados testes adicionais.
Contribuição para a futura estação lunar Gateway
A Unidade de Controlo Térmico da Orion não é a única contribuição espanhola para o programa lunar Artemis. Na Airbus Crisa é também produzido um componente da futura estação orbital lunar Gateway, que a NASA irá construir em colaboração com a ESA, o Japão e o Canadá, e que terá vários módulos.
«Somos responsáveis pelo sistema de distribuição de energia, que é uma parte muito importante porque é como a central elétrica da estação espacial. Gere toda a energia a bordo. Uma vez fora da atmosfera, é necessária energia para tudo: para respirar, navegar, ver, comunicar, fazer experiências…», resume Gómez-Carpintero.
A Airbus Crisa está a desenvolver o sistema para o primeiro módulo habitável da estação, chamado HALO, cujo lançamento está previsto para 2028. A unidade que viajará para a Lua encontra-se numa das salas do centro de testes, coberta por mantas térmicas. «São quase 400 quilos de componentes eletrónicos», indica o engenheiro.
A estação orbital Gateway irá crescer e incorporar outros módulos. O próximo chama-se Lunar I-Hab, e também aí há uma contribuição espanhola: «Conseguimos ser selecionados pela NASA para fabricar as estações elétricas», afirma com orgulho Gómez-Carpintero, sublinhando o papel da indústria do país. «Gostaria que as pessoas soubessem que há tecnologia destinada à Lua produzida aqui, em Madrid, e que não é necessário ir a Houston para trabalhar neste tipo de projetos», defende. «O setor espacial está em ebulição e são necessários mais técnicos. Temos uma visão clara de como promovê-los entre raparigas e rapazes, para que saibam que também aqui a NASA faz coisas.»