A próxima vez que a NASA pousar na Lua será em condições bem diferentes dos pousos da missão Apollo. A ideia é pousar perto do Polo Sul lunar, onde as temperaturas são extremamente baixas. Esse tipo de ambiente, logicamente é um desafio para os astronautas, mas também é um grande desafio para equipamentos que precisam trabalhar de forma eficiente e sem dar problema nessas condições totalmente adversas.
Um equipamento que está presente em praticamente todas as missões da NASA é o braço robótico. Seja na ISS, seja em rovers explorando Marte, o braço robótico é um equipamento que tem diversas utilizações e estende de forma significante o alcance do robô que está explorando o mundo para o qual foi enviado.
Para as missões que irão pousar perto do polo lunar, o braço robótico precisa suportar as baixas temperaturas, e para isso, a NASA está desenvolvendo um braço robótico que tem um nome sugestivo, ele se chama COLDArm, ou Cold Operable Lunar Deployable Arm, e ele melhorará significativamente a utilidade dos braços robóticos para pousos lunares.
O braço permitirá capacidades de manipulação em temperaturas muito baixas, inclusive durante a noite lunar, quando as temperaturas podem cair abaixo de -173 graus Celsius. O COLDArm está sendo desenvolvido pelo Jet Propulsion Laboratory ( JPL ) da NASA no sul da Califórnia.
O braço robótico, que é projetado para um pouso lunar, utiliza uma tecnologia de processamento de smartphone altamente capaz usada para o Mars Helicopter , Ingenuity, e pode executar uma variedade de tarefas em temperaturas extremamente baixas sem a necessidade de um aquecedor. Isso inclui coisas como escavar e analisar o solo lunar, implantar instrumentos e capturar fotos dos arredores do módulo de pouso.
Os projetos atuais de braços robóticos para pousos lunares requerem aquecedores para impedir que as engrenagens dentro do braço se esforcem e quebrem quando expostas a temperaturas extremamente baixas durante a noite lunar. O design do COLDArm apresenta engrenagens especiais e controladores de motor que podem operar em temperaturas extremas sem a necessidade de calor e, assim, conservam energia e massa para a missão.
Semelhante aos braços robóticos da Mars Phoenix e Mars InSight , o COLDArm possui 4 graus de liberdade (juntas móveis), tem aproximadamente 2 metros de comprimento e pode produzir aproximadamente 10 libras de força. Um sensor embutido próximo ao “pulso” do braço medirá e regulará a quantidade de força que o braço exerce durante qualquer movimento específico para parar o braço quando as cargas direcionadas forem atendidas e para proteger o braço. O braço será equipado com câmeras para mapeamento 3D, imagens da superfície lunar e operações gerais.
A equipe do COLDArm está avaliando uma variedade de anexos e pequenos instrumentos para potencialmente operar no final do braço, incluindo uma colher de titânio impressa em 3D com recursos para coletar propriedades geotécnicas do regolito lunar. Isso inclui trabalhar com quem ganhar os prêmios da NASA nas competições “Be the Game Changer” e o desafio aberto ao público que tem um nome bem interessante, “Querida, encolhi as cargas úteis” para uma possível integração de seus instrumentos de carga útil com o COLDArm para uma demonstração futura.
Os aviônicos poderiam eventualmente ser programados para controlar autonomamente as articulações do braço para realizar vários movimentos e coletar imagens e dados do sensor. Por meio de futuros desenvolvimentos de software, os aviônicos do COLDArm podem permitir operações autônomas em mundos oceânicos como a lua de Júpiter , Europa.
As engrenagens da COLDArm estão sendo desenvolvidas no projeto Bulk Metallic Glass Gear . Sob o Programa de Pesquisa Inovadora para Pequenas Empresas da NASA, a Motiv Space Systems, Inc. está liderando o projeto e a fabricação de controladores de braço e motor para COLDArm. A demonstração dessas tecnologias permitirá missões a ambientes extremos dos mundos lunares, marcianos e oceânicos futuros.
Em setembro de 2022, em uma câmara de teste no JPL preenchida com material para simular o regolito lunar (rocha quebrada e poeira na Lua), o COLDArm concluiu com sucesso experimentos que avaliaram sua capacidade de coletar dados sobre as propriedades desse regolito. Agora COLDArm foi enviado para completar os mesmos testes rigorosos em condições espaciais que todas as missões enfrentam. O lançamento está previsto para o final da década de 2020. O projeto COLDArm é financiado pela Lunar Surface Innovation Initiative (LSII) e gerenciado pelo programa Game Changing Development (GCD) no Space Technology Mission Directorate da NASA.
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