Cargas científicas na missão Crew-3

Astronautas da USCV-3 levarão experimentos para a ISS

A missão SpaceX Crew-3 da NASA está programada para transportar quatro astronautas à Estação Espacial Internacional no domingo, 31 de outubro. A missão inclui três astronautas da NASA – Comandante Raja Chari, Piloto Thomas Marshburn e Especialista de Missão Kayla Barron – bem como o astronauta alemão Matthias Maurer da Agência Espacial Europeia, que também servirá como Especialista de Missão.

Espaçonave Crew Dragon C210 Endurance para a missão USCV-3

A bordo do Dragon haverá mais de 200 kg de suprimentos e equipamentos, incluindo mais de 75 kg dos quais eles usarão para conduzir experimentos a bordo da estação espacial. Aqui segue a descrição de algumas das pesquisas conduzidas pela tripulação em órbita.

Orientação portátil de nave espacial: O Smartphone Video Guidance System (SVGS), criado como uma colaboração entre o Marshall Space Flight Center em Huntsville, Alabama, e o Florida Institute of Technology em Melbourne, está prestes a fazer um teste na estação espacial. O SVGS é uma implementação comercial de baixo custo de sensores avançados projetados para encontro automatizado e captura de espaçonaves. O sistema usa uma câmera para capturar imagens de um farol LED de quatro pontos e analisa o padrão dos pontos iluminados nas imagens para determinar o alcance e a orientação do alvo em relação ao quadro da câmera. O sistema será implantado e testado usando instalação Astrobee da estação, que usa robôs que voam livremente para testar novas tecnologias e softwares. Se for bem-sucedido, o software pode permitir o uso futuro em formações de várias espaçonaves CubeSats ou outros pequenos satélites, demonstrando as vantagens potenciais desta tecnologia em outras operações de proximidade robótica, como rendezvous e acoplagem.
O sistema Astrobee consiste em três robôs autônomos e uma estação de acoplamento para uso dentro da ISS. É um drone autônomo movido por helices e opera em todo o segmento dos Estados Unidos (USOS) usando navegação baseada em visão. Os robôs autônomos são operados remotamente a partir do solo.
A instalação Astrobee permite a pesquisa da tecnologia de vôo livre robótico em microgravidade e é usada para testar a visão computacional, a manipulação robótica, os algoritmos de controle e a Interação Humano-Robô (HRI). As câmeras e sensores realizam o monitoramento da equipe, atividades de amostragem, gerenciamento de logística e outras tarefas de rotina, permitindo assim que os astronautas dediquem seus esforços a outras funções científicas e de engenharia. Cada robô voador livre é capaz de acomodar até três cargas úteis com conexão mecânica, eletricidade e conectividade de dados.

Astronautas Maurer, Marshburn, Chari e Baron

O sistema SVGS calcula a posição de seis estados e o vetor de orientação de um alvo em relação a um sistema de coordenadas conectado ao smartphone. A estimativa da posição e atitude do alvo em relação ao sistema de coordenadas da câmera começa com a captura da imagem do conjunto de alvos iluminados. A posição de atitude em seis graus de liberdade (“6-DOF”) e o vetor de são estimados usando técnicas de fotogrametria geométrica, onde todo o processamento de imagem e estimativa de estado são realizados no smartphone, aliviando a carga computacional em um computador de controle de movimento. No SVGS, o cálculo de estado completo, incluindo captura, processamento de imagem e derivação de estado relativo, é realizado num dispositivo Android, e o estado relativo de 6-DOF é derivadi. O estado computado pode então ser usado por outros aplicativos ou passado para outros aviônicos um bordo de um pequeno satélite como dados de entrada para as funções de orientação, navegação e controle. “Os principais fatores que tornam o SVGS atraente para pequenas aplicações por satélite também o tornam atraente para as missões de exploração humana, em que as naves espaciais precisam se acoplar a uma variedade de plataformas”, disse o investigador principal do SVGS, Dr. Hector Gutierrez, do Instituto de Tecnologia da Flórida. “O nicho para um sensor de operações de proximidade para aplicações espaciais está aberto atualmente. A demonstração na estação espacial é um marco importante para posicionar o SVGS nessa função. ”

Melhores dietas: O voo espacial afeta o corpo humano de várias maneiras, incluindo o funcionamento do sistema imunológico. A investigação da Fisiologia Alimentar Food Physiology documentará se os efeitos das melhorias na dieta também melhoram a função imunológica e o microbioma intestinal e se essas melhorias podem ajudar as tripulações a se adaptarem melhor aos voos espaciais. Uma compreensão aprimorada dos efeitos dos alimentos na fisiologia da microgravidade pode ajudar os cientistas a continuar a melhorar a dieta dos voos espaciais e a saúde da tripulação. Uma vez em órbita, os astronautas coletarão amostras biológicas para fornecer dados aos cientistas de volta ao solo para um estudo contínuo de como as mudanças na dieta afetam a vida na microgravidade.

Crescimento Uniforme de Cristal de Proteína (Uniform Protein Crystal Growth UPCG) está planejado para subir a bordo da Crew-3 e retornar à Terra depois na Crew-2. O estudo visa cultivar um lote de nanocristais quase perfeitos de RNA riboswitch, que é responsável por ligar e desligar genes individuais. Depois de voltar a bordo da Crew Dragon, os pesquisadores planejam analisar rapidamente esses nanocristais usando o laser de elétrons livres de raios-X (XFEL), uma tecnologia de imagem atômica que permite aos usuários criar um filme das mudanças estruturais que ocorrem durante um período crítico que dura apenas milissegundos. Este processo não foi observado devido à incapacidade de fazer crescer cristais grandes o suficiente no solo. As descobertas podem ajudar os pesquisadores a entender melhor o processo de troca de genes, bem como avançar a própria tecnologia XFEL,

Espaçonave com a calota de cobertura de nariz aberta

Monitorando a saúde do astronauta – o Spaceflight Standard Measures (SSM) é um conjunto de medições biológicas tiradas de membros da tripulação para caracterizar os efeitos de viver e trabalhar no espaço. As medidas padrão incluem medições fisiológicas, psicológicas e químicas que quantificam a saúde e o desempenho da tripulação ou do sujeito antes, durante e depois do vôo. Os dados são arquivados e disponibilizados para estudos futuros que podem melhorar a compreensão sobre como o corpo humano se adapta à microgravidade. Suprimentos adicionais para este experimento serão lançados com o Crew-3, que então participará da coleta de dados a bordo da estação.

Exercício eficiente – na Terra, os músculos precisam trabalhar constantemente contra a gravidade, o que permite que eles cresçam mais fortes ou mantenham a força naturalmente. Para prevenir a atrofia muscular e a perda óssea resultante na microgravidade, os astronautas se exercitam por cerca de duas horas e meia todos os dias. O estudo EasyMotion da ESA pretende aumentar a eficiência deste exercício através da estimulação elétrica muscular (electrical muscle stimulation EMS), uma técnica de fortalecimento em que os músculos são estimulados pela aplicação de impulsos elétricos. O EasyMotion combina exercícios direcionados com a tensão muscular subjacente obtida usando EMS para aumentar a eficiência do exercício. Na estação espacial, Maurer usará um traje EMS especializado, lançado a bordo do Dragon para complementar seu programa de exercícios de corrida, ciclismo e treinamento de força.

Além dos experimentos carregados a bordo da Dragon, os astronautas da Crew-3 vão conduzir experimentos adicionais e demonstrações de tecnologia durante sua missão. A Crew-3 é importante para o teste de novas atualizações para o Sistema de Controle Ambiental e Suporte de Vida (environmental control & life support system – ECLSS) da estação espacial, incluindo o banheiro recém-instalado, o Brine Processing Assembly (unidade de processamento de salmoura), purificadores de dióxido de carbono e dois novos sensores de hidrogênio programados para chegar a bordo de uma Cargo Dragon no final de dezembro. Tripulações de astronautas em missões de exploração de longa duração precisarão de sistemas ECLSS para recuperar cerca de 98% da água que trazem no início de suas viagens.

Os sistemas atuais de recuperação de água na urina utilizam destilação produzem uma salmoura. O processador Brine Processing Assembly receberá esse efluente contendo água e extrairá a água restante. Uma vez instalado no módulo Tranquility da estação, o BPA bombeará salmoura do Conjunto do Tanque de Filtro de Reciclagem Avançada da UPA em uma ‘bexiga’ de membrana dupla. Essa bexiga vai passar o vapor d’água seletivamente para a atmosfera da cabine. Uma vez na atmosfera, a água é retirada do ar por meio de outra parte do Sistema de Recuperação de Água, um trocador de calor de condensação. O trocador de calor enviará essa umidade de volta para o Conjunto de Processamento de Água, onde será convertida de volta em água potável. As ‘bexigas’ usadas do BPA contendo a salmoura seca resultante serão removidas e armazenadas e, eventualmente, descartadas ou devolvidas à Terra para estudo. Com este conjunto de processador de salmoura, espera-se recuperar água adicional da salmoura produzida pelo processador de urina, de forma que a recuperação geral de água fique perto de 98%.

Eles também planejam testar a impressão de fibra óptica e uma ‘bioprinter’ portátil e estudar o endurecimento do concreto entre algumas das mais de 200 investigações durante seu tempo em órbita.