À medida que a NASA busca explorar a Lua, Marte e além, pesquisadores precisam desenvolver materiais capazes de resistir às temperaturas extremas encontradas no espaço e em outros planetas e em suas luas. Em condições de frio intenso, a borracha pode se partir como vidro, placas de circuito podem falhar e conexões elétricas podem congelar e fraturar.
Compreender de forma mais profunda como os materiais respondem a esses extremos de temperatura é fundamental — especialmente enquanto a NASA planeja construir sua Base Lunar no polo sul lunar, onde as temperaturas da superfície oscilam drasticamente do calor escaldante durante o dia ao frio amargo à noite. Pesquisadores desenvolveram um método inovador para testar como materiais se comportam no frio extremo do espaço. Engenheiros do Glenn Research Center da NASA, em Cleveland, inventaram o Lunar Environment Structural Test Rig (LESTR), uma máquina capaz de testar materiais, eletrônicos e outros equipamentos de voo em temperaturas tão baixas quanto 40 Kelvin, ou cerca de –388 graus Fahrenheit.
“Assim como nenhuma construção é feita sem saber exatamente como os materiais de construção se comportam, nenhuma missão espacial fica completa sem um projeto estrutural robusto que dependa de conhecer como os materiais usados nela se comportam”, disse Ariel Dimston, líder técnico do LESTR na NASA Glenn.
Tradicionalmente, a NASA tem usado um processo que envolve líquidos supergelados — chamados criogênicos líquidos — para testar como os materiais respondem ao frio extremo. Esses líquidos, como nitrogênio, hidrogênio e hélio, estão entre os materiais mais frios da Terra e são armazenados em tanques especializados. Engenheiros os usam para resfriar os materiais durante os testes e coletar dados para ver como eles se comportam.
“O que torna o LESTR especial é que todo o equipamento opera em um vácuo totalmente seco: sem nitrogênio líquido, sem hélio líquido, sem qualquer líquido”, disse Dimston. “Este é o primeiro equipamento de teste mecânico que escapa a todos os desafios envolvidos com fluidos criogênicos.”
O LESTR adota uma abordagem diferente ao usar um refrigerador de alta potência, chamado de cryocooler, para remover calor sem usar nenhum líquido. Isso cria o primeiro ambiente de teste criogênico “seco” dentro da indústria de testes mecânicos. Esse novo equipamento de teste é mais seguro e mais acessível do que os métodos tradicionais e permite que cientistas testem materiais em uma faixa muito mais ampla de temperaturas, disse Dimston.
“Ao deixar para trás o criogênico líquido, você não precisa mais de equipamentos especializados de manuseio, como dewers, aquecedores úmidos, nem válvulas”, disse Dimston. “Você também não precisa de sensores de deslocamento de oxigênio e de outros sistemas de segurança que adicionam tempo, complexidade e custo ao processo, já que, sem esses criogênicos, eles não são mais necessários.”
Dimston e sua equipe estão trabalhando com programas e projetos da NASA para submeter materiais a testes rigorosos usando o novo aparato. A equipe vem testando fios que talvez um dia sejam tecidos em materiais usados para os próximos espaçosuits de nova geração e busca desenvolver materiais avançados para pneus de rover, incluindo um novo metal que pode retornar ao seu formato original depois de ser dobrado, esticado, aquecido e resfriado. Essa tecnologia de liga com memória de forma pode ajudar futuros rovers a atravessar as superfícies irregulares e rochosas da Lua e de Marte sem o risco de pneus murcho.
O Lunar Environment Structural Test Rig no Glenn Research Center da NASA, em Cleveland, simula o frio intenso da noite lunar na sexta-feira, 6 de junho de 2025.
NASA/Steven Logan
Pesquisadores da NASA passaram mais de dois anos projetando e construindo a primeira versão da tecnologia — LESTR 1 — e atualmente estão construindo seu gêmeo, o LESTR 2. Em parceria com a Fort Wayne Metals, a NASA entregou o LESTR 1 à instalação da empresa em Fort Wayne, Indiana, onde especialistas usarão o equipamento para testar liga com memória de forma para as temperaturas extremas presentes na Lua.
“Estamos trabalhando para desenvolver uma liga com memória de forma de próxima geração, capaz de funcionar em temperaturas tão baixas quanto 40 Kelvin, uma das regiões mais frias para as quais poderíamos ir com capacidade de rover”, disse o Dr. Santo Padula II, investigador principal do LESTR na NASA Glenn. “Com esse equipamento, podemos testar como as ligas com memória de forma se comportarão nas áreas mais frias da Lua e de Marte. Isso será um grande dia para nós: poder ver como suas propriedades se apresentam em temperaturas tão baixas — algo que nunca vimos antes.”
Além do LESTR, a NASA Glenn tem outras instalações de testes terrestres de nível mundial que simulam ambientes como o vácuo do espaço, a microgravidade a bordo da Estação Espacial Internacional, a “panela de pressão” ácida de Vênus ou o terreno da Lua e de Marte.
A Glenn lidera a agência tanto em testes avançados de materiais quanto em gerenciamento de fluidos criogênicos no espaço, desempenhando um papel vital no desenvolvimento de tecnologias para a futura exploração espacial.
Para mais informações sobre o novo equipamento de teste da Glenn, visite a página web do LESTR.