Estudantes de Waterloo vencem competição de pesquisa sobre microgravidade em Québec
Como líderes em inovação, os alunos da Universidade de Waterloo abordam os desafios de forma diferente em busca de soluções para um futuro complexo.
Recentemente, uma equipe de 11 estudantes de graduação em Waterloo participou da primeira competição de pesquisa em microgravidade para estudantes do Canadá, o Canadian Reduced Gravity Experiment Design Challenge (CAN-RGX), onde apresentaram suas pesquisas na sede da Agência Espacial Canadense em Longueuil, Quebec, e ganharam o Prêmio de Excelência Geral.
A competição oferece a oportunidade para estudantes do ensino superior projetarem, construírem e testarem uma carga científica a bordo do Falcon 20 do Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá, um jato bimotor que foi modificado para uso em experimentos de microgravidade em associação com a Agência Espacial Canadense.
Para sua pesquisa, a Waterloo Space Soldering Team (WSST) conduziu com sucesso um experimento de microgravidade a bordo da aeronave para testar se as juntas de solda podem ser melhoradas usando uma centrífuga. Uma centrífuga é um dispositivo que gira em altas velocidades e usa força centrífuga para submeter um espécime a uma força constante especificada, teorizada para simular a gravidade da Terra em ambientes de microgravidade.
Sob a orientação do Dr. Michael Mayer, a equipe levantou a hipótese de que a soldagem dentro de uma centrífuga recriaria as condições de gravidade da Terra, resultando em juntas de solda com porosidade reduzida e qualidade melhorada. O objetivo da pesquisa é elaborar um método para melhorar a qualidade das juntas de solda no espaço e permitir substituições de componentes elétricos em missões espaciais de longa duração.
Isso é crucial porque os componentes elétricos em naves espaciais para missões espaciais de longa duração se degradam com o tempo e exigem substituição; no entanto, transportar peças de reposição da Terra é extremamente custoso e logisticamente desafiador. A capacidade de soldar no espaço permite que os astronautas consertem e mantenham esses componentes no local, estendendo a vida operacional da nave espacial, ao mesmo tempo em que leva a economias significativas de custo e massa durante os lançamentos.
Com muitos membros da equipe sendo inspirados pela indústria aeroespacial e pela pesquisa de materiais e eletrônica, o WSST começou como uma equipe de quatro quando lançou a proposta inicial do experimento em outubro de 2023. No entanto, após ser selecionado para projetar, construir e voar o experimento em menos de um ano, a equipe precisou de ajuda.
“Nós expandimos rapidamente nossa equipe, obtivemos a aprovação do Sedra Student Design Centre e começamos a projetar o projeto com a orientação e aconselhamento dos Drs. Mayer e Conrard Giresse Tetsassi Feugmo”, diz Megan Chang, aluna do quarto ano de engenharia mecatrônica e membro fundadora do WSST.
“Para nós, o ciclo de design era muito curto, já que a maioria das equipes de design tradicionais em Waterloo tem ciclos de design de um a dois anos”, acrescenta Ryan Mark, outro aluno do quarto ano de engenharia mecatrônica. “As equipes de ciclos de design mais curtos geralmente usam peças do ano anterior, então não precisam reinventar a roda. Para nós, a pesquisa e a engenharia tinham que acontecer simultaneamente.”
Apesar dessas probabilidades, a equipe desenvolveu um design que era flexível o suficiente para se adaptar a vários estágios de teste. “No nosso caso, nosso aparelho de solda teve que derreter, resfriar e solidificar o máximo de juntas de solda possível em 20 segundos”, compartilha Devshi Perera, um estudante de engenharia mecatrônica do quarto ano. “Essa restrição de tempo foi importante porque cada manobra de voo parabólico permite apenas 20 a 30 segundos de microgravidade.”
A equipe compartilha que sua maior realização foi ter completado o experimento com sucesso após várias iterações de design e muitos desafios técnicos. Em dois voos e 16 manobras parabólicas, a equipe obteve 790 amostras que agora podem ser analisadas para pesquisa, em um experimento que ninguém jamais fez antes.
“No início do projeto, não estava claro se conseguiríamos obter 10 amostras dentro do período de 20 segundos”, diz Chang. “Um forte projeto de engenharia permitiu a coleta de amostras… e utilizar 16 parábolas do voo nos permitiu maximizar o número de amostras e lidar com a redundância.”
O próximo passo da equipe será analisar as amostras de juntas usando um microscópio e um software de processamento de imagens que permitirá determinar a porcentagem de vazios dentro de cada junta. Algumas juntas também passarão por testes de resistência mecânica e flexão, bem como testes de condutividade para análise adicional.
Outros membros da equipe interdisciplinar incluem Mysha Hamid, do programa de engenharia de design de sistemas; Lili Strong, Asmi Gujral, Nathan Bellsmith e Relja Vojvodic, da engenharia mecatrônica; Andre Arroyo-Cotier, da engenharia mecânica; Sameek Sharma, da nanotecnologia, e Emilia Castillo, das artes e negócios.
O objetivo final é que suas descobertas sejam publicadas e estabeleçam um precedente para a realização de futuros experimentos de microgravidade nessa área.
Darren McAlmont
