O Programa de Estágio SEES (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) Enhancement in Earth Science da NASA, realizado no Center for Space Research da University of Texas, coloca estudantes do ensino médio em pequenas equipes de pesquisa voltadas para missões, orientadas por especialistas da NASA, de instituições acadêmicas e da indústria. No verão de 2026, a equipe SEES Mission Architecture Tool for Research, Integration, and eXploration (MATRIX) se concentrou em aplicar um método para medir a massa de propelente em microgravidade, onde o combustível líquido adere às paredes do tanque em vez de se acumular no fundo — um desafio central para as missões Artemis da NASA.
A equipe MATRIX foi orientada pelo Dr. Kevin Crosby, que, junto com colegas da NASA, desenvolveu no Carthage College, em Kenosha, Wisconsin, a abordagem Modal Propellant Gauging (MPG) para medir a massa de propelente em microgravidade. A MPG usa a resposta acústica dos tanques de propelente para estimar a massa de combustível no interior do tanque. O método já foi usado com sucesso em vários experimentos de voo espacial e está programado para demonstração na missão IM-3 da Intuitive Machines. O módulo de pouso da IM-3, Trinity, está previsto para tocar a superfície lunar na região de Reiner Gamma em 2027. A equipe desenvolveu modelos para prever quando a MPG poderá fazer medições confiáveis durante a missão, proporcionando aos estagiários experiência direta com uma tecnologia que está sendo preparada para o voo espacial e para operações na superfície lunar.
Reconstruindo uma missão lunar a partir de dados públicos
A equipe MATRIX trabalhou exclusivamente com fontes disponíveis ao público, incluindo dados da missão publicados pela Intuitive Machines. O Navigation and Ancillary Information Facility (NAIF), do Jet Propulsion Laboratory da NASA, forneceu registros detalhados das trajetórias das missões IM-1 e IM-2. Ao comparar a trajetória reconstruída da nave espacial IM-2 com um modelo de seu movimento sem o empuxo dos motores, a equipe identificou queimas de motores e estimou a variação de velocidade associada a cada uma.
Como a trajetória completa da IM-3 não é pública, a equipe escreveu um algoritmo de reconstrução usando dados de voo publicados das missões IM-1 e IM-2. Para modelar o comportamento dos fluidos, a equipe realizou simulações de dinâmica dos fluidos computacional (CFD) para estimar a dinâmica do movimento do propelente dentro dos tanques e conduziu simulações de Monte Carlo para prever a variedade de estados possíveis do propelente.
Identificando períodos adequados para medição
A análise da equipe mostrou que a MPG pode fazer medições confiáveis durante as duas queimas principais — Lunar Orbit Insertion (LOI) e Powered Descent — e, em alguns casos, durante a Descent Orbit Insertion. A massa inicial da nave espacial foi o fator que mais influenciou a duração de cada janela de medição. A equipe MATRIX também identificou oportunidades possíveis de lançamento da IM-3 em 2027 e realizou uma análise do pouso no local de Reiner Gamma, que mostrou a distribuição dos possíveis locais de pouso nas proximidades do alvo.
Apresentação à comunidade científica
A equipe apresentou seus resultados ao grupo de propulsão da Intuitive Machines, explicando aos engenheiros seus métodos e conclusões e demonstrando que é possível realizar uma análise rigorosa de uma missão lunar em andamento com base em dados públicos. Os estudantes apresentaram sua pesquisa, “Modelos computacionais para estimar as janelas de Modal Propellant Gauging (MPG) na missão IM-3 da Intuitive Machines”, no Simpósio Anual SEES e na Conferência Anual do Wisconsin Space Grant Consortium. A equipe fará uma nova apresentação na Reunião Anual da American Geophysical Union (AGU), em San Francisco, em dezembro de 2026.
“Em menos de um mês, essa equipe de estudantes do ensino médio desenvolveu um nível de compreensão e domínio de métodos avançados que rivaliza com o de estudantes de pós-graduação avançada na área”, disse Crosby. “O trabalho que produziram é excepcional, e a apresentação aos engenheiros da Intuitive Machines impressionou a todos pela sofisticação e criatividade. O programa SEES tem proporcionado, de forma consistente, um ambiente único para que os estudantes demonstrem que podem realizar muito mais do que lhes é pedido, até mesmo nas disciplinas mais avançadas.”
O programa SEES oferece a estudantes do 11º e do 12º ano experiência direta com os dados, as ferramentas e os métodos analíticos usados em todo o setor aeroespacial. Ao aplicar dados de missões da NASA e de empresas comerciais a uma missão lunar em andamento, a equipe MATRIX contribuiu com análises relevantes para o gerenciamento de propelente — uma capacidade necessária para o reabastecimento no espaço, depósitos de combustível e a exploração continuada da Lua e de outros destinos. Agradecemos a todos os mentores, assistentes de projeto e voluntários que tornaram o SEES possível por mais de uma década.
Equipe SEES Mission Architecture (MATRIX): Raiymbek Abdykalykov, The Woodlands, Texas Emmanuel Bravo, Boca Raton, Flórida Winston Huang, San Francisco, Califórnia Adrianna Krajnovic, Dallas, Texas Marco Lo Cicero, Tomball, Texas Henry Martin, Milwaukee, Wisconsin Reva Paul, Bethlehem, Pensilvânia Swayam Sahoo, North Chelmsford, Massachusetts
Mentor do projeto: Dr. Kevin M. Crosby, Carthage College e Wisconsin Space Grant Consortium Assistente do projeto: Mauro Esquivel, professor de matemática, McAllen, Texas
Para mais informações, acesse: https://www.csr.utexas.edu/sees-internship/
O projeto SEES é apoiado pelo acordo cooperativo da NASA de número NNH15ZDA004C e faz parte do portfólio do programa NASA Science Activation, que conecta estudantes a experiências autênticas de ciência da NASA por meio de parcerias com educadores e organizações comunitárias.