A poeira lunar, o pa³ fino e fofo que cobre a lua, ématéria da imaginação, objeto de investigação cienta­fica e potencial bloco de construção para as cola´nias lunares.

a‰ também uma ameaça a  exploração.

Conforme os astronautas caminham pela lua, pousam Espaçonaves em suasuperfÍcie, conduzem rovers lunares ou completam outras tarefas de astronautas, eles levantam a poeira, e isso éum problema porque pode causar desgaste prematuro em pea§as meca¢nicas, danos a s vedações e pode representar um risco para a saúde das pessoas que o respiram. Além disso, tem qualidades que o fazem agarrar-se a quase todas assuperfÍcies dispona­veis.

"O sol estãobrilhando diretamente sobre essaspartículas e lhes dando uma carga elanãtrica", disse o estudante de graduação do terceiro ano do Caltech, Luis Pabon. "Isso faz com que ele grude no traje do astronauta ou em quaisquer sensores ou ca¢meras que vocêtenha colocado na lua."

A NASA sabe desse problema desde que os astronautas da Apollo 11 lidaram com a poeira durante sua aterrissagem em 1969. No ano passado, o Desafio de Idanãias Revelação, Inovação e Mudança de Jogo (BIG) da agaªncia pediu que equipes universita¡rias inventassem soluções para o incômodo problema da poeira. Agora, a NASA nomeou um grupo de alunos de graduação do Caltech como um dos sete finalistas do BIG Idea Challenge por sua ideia de impedir que a poeira nas botas entre no habitat ou nave dos astronautas.

A invenção da equipe do Caltech, chamada Habitat Orientable & Modular Electrodynamic Shield (HOMES), aborda o problema da poeira lunar entrar em um possí­vel habitat lunar e causar estragos dentro dele. O HOMES éum sistema modular de ladrilhos quadrados com a espessura de um iPhone que pode ser disposto em umasuperfÍcie plana. Os ladrilhos constituem um sistema de proteção eletrodina¢mica contra poeira (EDS). Fios embutidos nas placas criam um campo elanãtrico que se estende como um campo de força pelasuperfÍcie das placas, explica a estudante do terceiro ano e membro da equipe Isabella Dula¡. Aspartículas de poeira carregam uma carga elanãtrica fornecida a elas pelos raios do sol, de modo que o campo elanãtrico nas telhas as repele. Assim, variando ou alternando a corrente nos fios, ou mudando a orientação dos ladrilhos.

"AS CASAS podem estar no cha£o de um vestia¡rio em uma ca¢mara de descompressão, e qualquer poeira que cair no cha£o pode ser transportada para uma zona singular porque podemos orientar os painanãis para mover a poeira em uma direção especa­fica", diz a segunda- ano de graduação da Caltech, Malcolm Tisdale, um dos lideres da equipe, que éorientado pelo professor Bren de Aeroespacial Soon-Jo Chung. "Isso permitiria aos astronautas limpar com muito mais facilidade uma pilha de poeira em vez de espalha¡-la por toda a sala."

O envolvimento dos alunos começou no outono passado, quando Tisdale e Pabon abordaram Chung para reiniciar um capa­tulo no campus do Instituto Americano de Aerona¡utica e Astrona¡utica (AIAA), uma organização profissional para o campo da engenharia aeroespacial. Pabon, lider do projeto HOMES e presidente do revivido Caltech AIAA, diz que um projeto prontamente caiu em seu colo quando a NASA anunciou o BIG Idea Challenge, e um grupo de graduandos se uniu em uma equipe. Eles não tinham experiência anterior na redação de propostas e tiveram que navegar por uma colaboração remota por causa da pandemia COVID-19, que levou a "work-a-thons" de sa¡bado de horas no Zoom.

“Nossa primeira ideia foi um capacho eletrosta¡tico dobra¡vel em forma de origami que tiraria a poeira das botas dos astronautas, já que a maior parte da poeira se condensaria atéas botas e pernas”, diz Tisdale. Logo, poranãm, os alunos perceberam que umasuperfÍcie que não precisasse dobrar seria mais eficiente e adapta¡vel. "Eles tiveram uma ideia muito criativa e inovadora com foco na modularidade", diz Chung. "Então, éalgo como blocos de Lego espaciais ou Tinker Toys. Vocaª pode trazer esses tipos de blocos ou ladrilhos 'simples' e fazer algo maior ou mais complexo." Chung lembra apropriadamente a citação de Leonardo da Vinci, "Simplicidade éa sofisticação final."

Os alunos dizem que o acesso aos mentores do Caltech e do Jet Propulsion Laboratory, que o Caltech gerencia para a NASA, foi inestima¡vel para orientar o projeto. Esses especialistas incentivaram a equipe a se concentrar na função central exigida e a descartar qualquer enfeite ou enfeite. Os mentores incluem Jason Kastner (PhD '03) e Manan Arya (MS '12, PhD '16) do JPL, e o ex-diretor do JPL Charles Elachi (MS '69, PhD '71), professor de engenharia elanãtrica e ciências planeta¡rias da Caltech, emanãrito .

Os mentores ajudaram os alunos a se concentrarem em materiais e sistemas comprovados. Por exemplo, os ladrilhos são feitos de a³xido de aluma­nio, uma cera¢mica comprovadamente dura¡vel em condições de Espaço. Como os sistemas EDS foram usados ​​anteriormente em experimentos a bordo da Estação Espacial Internacional, a NASA os classifica como tendo um alto "na­vel de prontida£o tecnologiica", o que significa que hálta confianção e evidaªncias de que o sistema funciona no Espaço.

Além disso, a equipe também teve a oportunidade de entrevistar o astronauta e ex-aluno do Caltech Robert Behnken (MS '93, PhD '97), que ofereceu ideias sobre os padraµes de engenharia usados ​​pela NASA, por exemplo, e conselhos práticos sobre como os astronautas podem trabalhar com um sistema como o HOMES durante uma missão.

“Ele deu manãtricas muito boas sobre como vocêlidaria com essas coisas e a mobilidade reduzida que vocêtem em um traje espacial”, diz Dula¡. "Outro conselho que ele sugeriu: em vez de os astronautas montarem isso usando trajes espaciais, muito provavelmente seria montado em uma ca¢mara de descompressão." Dessa forma, diz ela, os astronautas não teriam que usar ternos volumosos ao montar os ladrilhos. Assim que a montagem estiver conclua­da, eles podem levar os blocos HOMES para fora e coloca¡-los onde forem necessa¡rios.

Armada com até$ 180.000 em financiamento da NASA, a equipe do HOMES agora se junta a outras seis equipes finalistas na construção de uma versão de prota³tipo de sua tecnologia. Dula¡ observa que sete membros da equipe Caltech estãolocalizados em ou perto de Pasadena e estãoaderindo aos regulamentos do campus e do condado para determinar possa­veis locais de trabalho fa­sicos onde os alunos podem colaborar com segurança em pessoa durante a pandemia. Esses sete formação uma "equipe de solo" enquanto os outros colaborara£o remotamente como uma "equipe de apoio". Se o HOMES for aprovado na avaliação do meio do projeto com a NASA em maio, a equipe competira¡ contra os outros finalistas em Las Vegas neste outono, assumindo que tal reunia£o pessoal esteja segura atéla¡.

Acontea§a o que acontecer a seguir, Chung fica maravilhado com o fato de um grupo composto apenas por alunos de graduação ter prosperado em uma competição contra muitas outras equipes universita¡rias que incluem alunos de doutorado. "Fred Hadaegh [tecna³logo-chefe do JPL] abriu a proposta e disse: 'Os alunos de graduação escreveram essa proposta?'", Lembra Chung. "Isso éincra­vel porque eles essencialmente trabalharam juntos por apenas um ou dois meses para chegar a uma das ideias mais atraentes de mitigação de poeira selecionadas pela NASA para desenvolvimento."

Os membros da equipe do HOMES incluem: Malcolm Tisdale, BS '23, Engenharia Meca¢nica; Luis Pabon, BS '22, Engenharia Meca¢nica; Isabella Dula¡, BS '22, Engenharia Meca¢nica; Polina Verkhovodova, BS '22, Engenharia Meca¢nica; Leah Soldner, BS '24, Engenharia Meca¢nica; Tanmay Gupta, BS '24, Fa­sica; Nathan Ng, BS '24, Engenharia Meca¢nica; Athena Kolli, BS '24, Engenharia Meca¢nica; Kemal Pulungan, BS '25, Engenharia Meca¢nica; Jules Panãnot, BS '24, Engenharia Meca¢nica; Calle Junker, BS '23, Engenharia Meca¢nica; Kaila Coimbra, BS '23, Engenharia Meca¢nica; Rithvik Musuku, BS '24, Engenharia Meca¢nica; Parul Singh, BS '24, Engenharia Meca¢nica