Talento

Fabricante de mini-satélite
Com seus alunos, a engenheira aeroespacial Kerri Cahoy está desenvolvendo “CubeSats” pequenos e acessíveis para monitorar o clima e procurar exoplanetas.
Por Jennifer Chu - 17/11/2020


O engenheiro aeroespacial do MIT, Kerri Cahoy, projeta minissatélites para monitoramento do clima e exploração espacial. Créditos:Foto: M. Scott Brauer

No início de fevereiro, Kerri Cahoy empacotou sua família e viajou com alunos de seu laboratório, dirigindo oito horas ao sul de Boston até Wallops Island, Virgínia. Lá, o grupo assistiu a uma espaçonave do tamanho de uma mochila ser lançada ao espaço a bordo de um foguete Antares.

Dentro da pequena sonda, chamada DeMi, estava um espelho deformável que Cahoy e seus alunos projetaram, junto com um telescópio em miniatura e uma fonte de teste de laser. O espelho de DeMi corrige o posicionamento do laser de teste ou de uma estrela vista pelo telescópio. Em missões futuras, esses espelhos podem ser usados ​​para produzir imagens mais nítidas de estrelas distantes e exoplanetas. Mostrar que o espelho pode operar com sucesso no espaço também é prova de que “nanosatélites” como DeMi podem servir como trampolins de tecnologia ágil e acessível na busca por planetas semelhantes à Terra além de nosso sistema solar.

Apenas algumas semanas depois, o MIT começou a reduzir suas operações no campus em resposta à pandemia Covid-19. Além dos desafios de ensinar seus alunos remotamente enquanto cuidam de crianças pequenas em casa, Cahoy e sua equipe tiveram que encontrar uma maneira de operar com segurança uma estação terrestre no MIT para se comunicar com DeMi no espaço.

Ela e seus alunos conseguiram operar remotamente uma estação terrestre no telhado do Edifício 37 e, em julho, após uma semana de silêncio do rádio, o receptor finalmente captou os sinais do satélite.

“Tinha acabado de ultrapassar o MIT, quase no limite do horizonte, e pensamos que era outra passagem falhada”, diz Cahoy. “Mas então vimos que havia pacotes de dados recebidos e todos ficamos entusiasmados.”

No próximo ano, ela e sua equipe analisarão os dados de DeMi para ver quão bem seu espelho focaliza as imagens do telescópio. Cahoy, que lidera o Laboratório de Telecomunicações Espaciais, Astronomia e Radiação (STAR) do MIT, também está desenvolvendo uma pequena frota de outros nanossatélites de demonstração de tecnologia, com o objetivo de reduzir o custo e o risco da exploração espacial, melhorando as comunicações e o monitoramento do clima .

Ela foi agraciada com o cargo no Departamento de Aeronáutica e Astronáutica do MIT (AeroAstro) em 2019, e tem um cargo conjunto no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias.

Ambientes positivos

Cahoy cresceu nos subúrbios de New Haven, Connecticut, onde seu pai era um reparador de fábrica, e sua mãe ficou em casa cuidando de Cahoy e seus irmãos mais novos, antes de voltar a lecionar.

“As coisas eram difíceis às vezes, mas eles davam tudo aos filhos”, diz Cahoy, que se lembra de ser o “braço direito” de seu pai, ansioso para ajudar em seus muitos projetos domésticos elétricos e mecânicos.

Certo dia, no ensino médio, um professor a chamou de lado após a aula para perguntar se ela havia considerado se inscrever em uma escola particular local, mais desafiadora do ponto de vista acadêmico.

“Ela me levou até o escritório de admissões para pegar uma inscrição e, em seguida, dirigiu até minha casa, sentou-se na cozinha comigo até meus pais chegarem em casa e deu-lhes um pedaço de sua mente sobre por que eu deveria me inscrever e ir, ”Cahoy diz.

Seus pais o apoiaram e, após obter ajuda financeira, Cahoy se matriculou na nova escola, onde ela desenvolveu ainda mais seus interesses nas ciências. Ela então foi para a Cornell University, onde se formou em engenharia elétrica - uma escolha inspirada por seu pai, que era eletricista licenciado, embora ele próprio não tivesse diploma universitário.

Caminhando pelo departamento de engenharia um dia na faculdade, Cahoy viu um anúncio para estudantes de graduação trabalharem na missão Mars Exploration Rover da NASA, que tinha como objetivo pousar dois rovers em Marte. A missão foi liderada pelo professor Steve Squyres da Cornell, que tinha um entusiasmo ilimitado pelo trabalho e pelas pessoas de seu grupo.

“Era um ambiente muito positivo, onde ele genuinamente se preocupava com o trabalho e se mantinha animado, apenas tentando fazer as coisas”, lembra Cahoy. “Acho que as pessoas que estão no setor aeroespacial são capazes de permanecer otimistas, mesmo quando as coisas não funcionam ou até falham miseravelmente.”

Os rovers foram um sucesso além das expectativas, pousando em Marte em 2004, onde continuaram a explorar a superfície, anos depois das missões planejadas de 90 dias. Para Cahoy, a experiência de trabalhar no projeto catalisou um interesse permanente na exploração espacial e na colaboração positiva.

Começando

Em 2000, ela rumou para a Universidade de Stanford, onde obteve um PhD em engenharia elétrica, estudando maneiras em que os sinais de rádio por satélite poderiam ser usados ​​para caracterizar o clima em outros planetas, como Marte.

Naquela época, o professor Robert Twiggs de Stanford e o professor Jordi Puig-Suari da California Polytechnic State University propuseram pela primeira vez a ideia do CubeSats - satélites do tamanho de uma caixa de sapatos que eram uma fração do custo dos satélites convencionais.

O CubeSat foi então usado principalmente como um projeto prático de design e construção para os alunos. Passaram-se mais 10 anos até que os engenheiros considerassem o CubeSats como uma nave operacional útil. “A ideia toda demorou para entrar em ação”, diz Cahoy, que manteve os CubeSats em mente ao se formar, e começou um pós-doutorado de dois anos no Centro de Pesquisa Ames da NASA, onde ajudou a projetar instrumentação para outro campo emergente e empolgante: a pesquisa para exoplanetas.

Em 2010, Cahoy voltou para o leste para ficar mais perto de sua mãe, que estava em estado terminal. Seu marido, um estudante de MD / PhD, havia se candidatado a residências em Boston e Maryland. Enquanto esperavam para saber onde ele pousaria, Cahoy ouviu Maria Zuber, vice-presidente de pesquisa do MIT, que na época estava chefiando a missão GRAIL da NASA para enviar espaçonaves gêmeas à Lua para mapear seu campo gravitacional. Zuber ofereceu a Cahoy uma posição de pós-doutorado, que ela poderia assumir no Goddard Space Flight Center da NASA, em Maryland, ou no MIT.

Cahoy inicialmente escolheu o primeiro, já que seu marido aceitou uma residência em Maryland. Mas, meses antes, ela também havia se candidatado a um cargo de docente no departamento de AeroAstro do MIT. “Estávamos atravessando o país para Baltimore quando recebi a ligação com a oferta do MIT”, lembra Cahoy.

Depois de um turbilhão na solução de problemas de dois corpos, Cahoy aceitou o cargo e começou como professora assistente no MIT em julho de 2011. Quando o GRAIL foi lançado no final de setembro, ela pôde comparecer, com seu filho de 7 meses na época filho.

“Eu estava no Centro Espacial Kennedy, amamentando meu bebê em uma das cozinhas dos fundos”, diz Cahoy. “Tenho uma foto dele em um bebê Björn azul no meu peito, desmaiado durante o lançamento real.”

Descoberta mútua

No MIT, Cahoy procurou maneiras de colaborar com os alunos em projetos de engenharia práticos. Ela se juntou a colegas da AeroAstro e do MIT Lincoln Laboratory, que ensinavam alunos a projetar CubeSats com sensores meteorológicos - um aprimoramento que levou o CubeSat além de um exercício educacional para algo que poderia ser usado como uma nave espacial prática.

“Foi aí que as coisas realmente começaram a se encaixar”, diz Cahoy, que viu uma oportunidade de avançar na exploração espacial com nanosatélites mais ágeis e acessíveis. “Levaria mais 30 anos antes de vermos os grandes telescópios da próxima geração. Isso era algo que podíamos fazer mais rápido, na prática e com os alunos ”.

Desde então, Cahoy tem trabalhado para melhorar o desempenho e a confiabilidade dos nanossatélites e adaptá-los para missões específicas. Ela desenvolveu uma espaçonave para melhorar o downlink de dados e a comunicação, bem como sondas como a DeMi, que aprimoram as imagens de estrelas distantes e exoplanetas. Ela também está projetando constelações de nanosatélites que trabalham juntos para rastrear os padrões do clima na Terra.

Ao longo de sua carreira, Cahoy foi inspirada e sustentada pela criatividade e entusiasmo de seus alunos.

“Gosto muito de conversar com meus alunos”, diz ela. “É divertido lembrá-los de como eles são incríveis, encorajá-los a serem criativos e assumir riscos, ver o que eles descobrem e, ocasionalmente, ter que falar sobre eles. Mas, realmente, é uma descoberta mútua. Essa é a melhor parte do trabalho. ”

 

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