Pesquisadores da Escola de Minas e Tecnologia de Dakota do Sul entraram em seu terceiro ano de desenvolvimento de um sistema de sensor corporal sem fio e vestível - com a capacidade de ser alimentado remotamente - que vai revolucionar os trajes espaciais da NASA.

A NASA estabeleceu uma meta elevada de viagens humanas a Marte até 2030. Para cumprir essa meta, melhores trajes espaciais são essenciais, diz o Dr. Sayan Roy, professor assistente de engenharia elétrica na South Dakota Mines e membro da equipe de pesquisa. "Um dos objetivos estratégicos da NASA é enviar astronautas ao espaço profundo para futuras missões de exploração. O ambiente espacial perigoso e hostil afeta drasticamente o estado de saúde dos astronautas. Para garantir a saúde e a segurança dos astronautas, A NASA está tomando medidas para minimizar os efeitos negativos das viagens espaciais no corpo humano, ", diz ele." Há uma necessidade de inovação no design de trajes espaciais. "

Roy diz que a pesquisa "se encaixa perfeitamente com as prioridades da Diretoria de Exploração Humana e Missão de Operações da NASA e da Diretoria de Missão de Tecnologia Espacial. Este projeto é bastante relevante para o Mapa de Tecnologia da NASA TA 6:Saúde Humana, Sistemas de Suporte de Vida e Habitação. "

Enquanto no espaço, a saúde dos astronautas é monitorada de perto na Terra. Sinais vitais, como frequência cardíaca, nível de oxigênio no sangue, pressão sanguínea, o volume respiratório e a temperatura da pele são monitorados, assim como o movimento de cada astronauta. Atualmente, as informações de saúde são rastreadas por meio de sensores com fio dentro de trajes espaciais. O sistema com fio torna os trajes espaciais pesados ​​e complicados. A tecnologia atual também é difícil de solucionar em caso de mau funcionamento, Roy diz.

Os sensores em desenvolvimento na Mines permitiriam trajes mais elegantes e leves com uma rede sem fio de sensores que capturariam e transmitirão os dados de saúde dos astronautas em tempo real. Feito de material de fibra de carbono, os sensores sem fio permitirão muito mais flexibilidade no design do traje espacial.

Este projeto de pesquisa multidisciplinar e multi-institucional é financiado pela NASA EPSCoR, um programa de financiamento que incentiva parcerias entre o governo, ensino superior e indústria. Os $ 750, A concessão 000 começou em janeiro de 2018 e termina em dezembro deste ano.

O projeto do sensor sem fio também envolve pesquisadores de duas universidades adicionais de Dakota do Sul - University of South Dakota e South Dakota State University, bem como colaboradores em quatro centros de pesquisa da NASA e três parceiros da indústria.

No campus de Minas, Roy é acompanhado no projeto pelo Dr. Zhengtao Zhu, um professor associado de química, biologia e ciências da saúde; Dr. Edward Duke do Consórcio de Concessão Espacial de Dakota do Sul e professor de geologia e engenharia geológica de Minas; Dr. Hao Fong, um professor de química, biologia e ciências da saúde; e o assistente de pesquisa de pós-graduação Ahsan Aqueeb.

Dr. Zhu diz que desenvolver ou encontrar os materiais certos para os sensores tem sido um desafio, pois eles devem ser compatíveis com a pele e roupas humanas. "Eles devem ser biomédicos vestíveis e sensores de tensão que são leves, confortável, flexível e extensível, "diz ele. Enquanto alguns dos sensores estarão dentro do traje espacial, outros serão aplicados diretamente na pele.

Embora os sensores transmitam informações críticas de saúde física aos especialistas da NASA na Terra, os sensores também podem ter a capacidade de monitorar a saúde mental e até mesmo "ser capazes de compreender comportamentos". Por exemplo, o comportamento físico de um astronauta pode acionar um sensor para reconhecer qualquer coisa, desde depressão a um ferimento, retransmitindo essa informação para especialistas da NASA.

Os sensores também serão capazes de se comunicar entre si, Roy diz. Como o monitoramento preciso da saúde dos astronautas é fundamental, o sistema deve ser à prova de falhas. Se um sensor falhar, o sistema deve ser projetado de forma que o sensor com falha possa ser identificado pelos outros sensores e contornado, diz Aqueeb. "Não importa o que aconteça, não pode falhar, "disse ele." Não podemos perder nenhum dado. "

Os sensores também devem ser protegidos com criptografia adequada para evitar interferência ou hacking, uma parte do projeto supervisionada na SDSU.

Talvez o mais desafiador, os nós sem fio devem ser carregados sem o benefício de uma conexão física a uma fonte de alimentação. Um sistema de transferência de energia sem fio é projetado para transferir energia de uma "rede elétrica para outra" sem o benefício de um fio ou conexão física de qualquer tipo. Embora as transferências de energia sem fio não sejam novas, Transferências de "campo distante", como de uma fonte de energia centralizada localizada em uma estação espacial próxima, é um desafio mais novo e mais significativo. Ao mesmo tempo, as transferências de campo distante também terão que ter um nível de potência mais alto do que o necessário antes.

"Como transferimos remotamente a energia sem fio no espaço livre com maior eficiência?" Roy pergunta. Os sensores devem ser projetados para "detectar" a energia conforme ela é transferida. A transferência de energia precisa ser segura para o corpo humano, já que os sensores estão próximos ao corpo e às vezes aplicados à pele. Essa tecnologia terá de ser infalivelmente consistente, aprovado por agências como a FCC e seguro para humanos. "Temos muitas variáveis, "Roy diz." Esses são os desafios. "

Uma vez desenvolvido, tais transferências de força de campo distantes poderiam ser utilizadas em outras áreas fora das viagens espaciais, da agricultura de precisão à manutenção do contato com mineradores subterrâneos. Mas para agora, o foco está na próxima geração de trajes espaciais.