O Sistema de Proteção Térmica Ablativa Multifuncional Tridimensional (3D-MAT) é um material de proteção térmica desenvolvido como um componente crítico da Orion, a mais nova espaçonave da NASA construída para missões humanas no espaço profundo. É capaz de manter um alto nível de resistência enquanto suporta temperaturas extremas durante a reentrada na atmosfera da Terra no final das missões Artemis à Lua.



O 3D-MAT tornou-se uma peça de tecnologia essencial para a campanha Artemis da NASA, que estabelecerá as bases para a exploração científica de longo prazo na Lua e preparará expedições humanas a Marte, para o benefício de todos.

O projeto 3D-MAT surgiu de um problema técnico nos primeiros projetos da espaçonave Orion. A almofada de compressão – a interface conectiva entre o módulo da tripulação, onde residem os astronautas, e o módulo de serviço que transporta energia, propulsão, suprimentos e muito mais – apresentou problemas durante o primeiro voo de teste da Orion, Exploration Flight Test-1, em 2014.

Os engenheiros da NASA perceberam que precisavam encontrar um novo material para a almofada de compressão que pudesse manter esses diferentes componentes do Orion juntos e, ao mesmo tempo, resistir às temperaturas extremamente altas da reentrada atmosférica. O uso de uma trama 3D para materiais de proteção térmica da NASA foi explorado, mas depois que a necessidade de um novo material para a almofada de compressão foi descoberta, o desenvolvimento aumentou rapidamente.

Isto levou à evolução do 3D-MAT, um material tecido com fio de quartzo e resina de éster cianato em um design tridimensional exclusivo. O fio de quartzo usado é como uma versão mais avançada do isolamento de fibra de vidro que você pode ter no seu sótão, e a resina é essencialmente uma cola de alta tecnologia. Esses materiais aeroespaciais prontos para uso foram escolhidos por sua capacidade de manter sua resistência e manter o calor do lado de fora em temperaturas extremamente altas.

O 3D-MAT é tecido junto com um tear especializado, que agrupa os fios firmemente e depois injetado com resina usando um processo pressurizado exclusivo. O resultado é um material de alto desempenho extremamente eficaz em manter a resistência quando está quente, ao mesmo tempo que isola o calor da espaçonave que está protegendo.

Em três anos, o 3D-MAT passou de um conceito inicial para um material bem desenvolvido e agora foi integrado à principal campanha Artemis da NASA. O uso de 3D-MAT na almofada de compressão da espaçonave Orion durante a bem-sucedida missão Artemis I demonstrou o papel essencial do material para os esforços de voos espaciais humanos da NASA.

Este desenvolvimento foi possível em tão curto espaço de tempo devido à colaboração da equipe com pequenas empresas, incluindo Bally Ribbon Mills, que desenvolveu o processo de tecelagem, e San Diego Composites, que co-desenvolveu o procedimento de infusão de resina com a NASA.

A equipe por trás de seu desenvolvimento ganhou o Prêmio Invenção do Ano da NASA, uma honraria de prestígio que reconhece o quão essencial o 3D-MAT foi para o voo bem-sucedido do Artemis e quão significativo ele é para as futuras missões Artemis da NASA. A equipe de inventores reconhecida inclui Jay Feldman e Ethiraj Venkatapathy do Ames Research Center da NASA no Vale do Silício, Califórnia, Curt Wilkinson da Bally Ribbon Mills e Ken Mercer da Dynovas.

O 3D-MAT também tem aplicações além da NASA. As capacidades de processamento de materiais possibilitadas pelo 3D-MAT levaram a outros produtos, como peças estruturais para carros de corrida de Fórmula 1 e carcaças de motores de foguetes. Vários usos potenciais do 3D-MAT em veículos aeroespaciais comerciais e de defesa estão sendo avaliados com base em suas propriedades e desempenho.

Fornecido pela NASA