Sysdetect: Spatial prevention system

Introduction: According to the lunar studies published in the journal Galileo and geology articles state that the silicate particles present in the moon's soil in 45% of its composition is generated by volcanic eruptions, causes great damage to astronauts and spatial structures. This element has a particle size of 50 times smaller than a strand of hair" (GALILEO, 2016), resulting in a difficult manipulation that has led to serious consequences such as: structural damage to space equipment such as hatches, clothing, systems and devices in addition to depreciating the health of the crew as lung problems.

Motivation: Aiming at preserving the life and physical integrity of the space crew member, protecting him/her and minimizing damage caused by silicate (SiO2) and by preserving the ship's structures from impacting and abrasive damage.

Methodology: The methodology was divided into three moments: the moment of the astronaut walking on the surface, returning to the ship and destining himself back to earth.

In his walk on the lunar surface, the astronaut will be coated by a magnetic field, according to the Faraday-Neumann-Lenz Law (Fig.1) the rotational electric field is equal to the negative to the rate of variation of the magnetic field with respect to time. In conceptual terms this means that the variation of the presence of a magnetic field in the middle of a given circular conductor produces a phenomenon of the electric field, in turn this phenomenon performs displacement of free electrons of the conductor used in an orderly manner around the conductive.

Fig.1 Faraday-Neumann-Lenz law

Based on Faraday's Law, it is possible to create magnetic field lines covering the astronaut, field generating nuclei will be coupled to the garment, forming a total encapsulation so that the silicate particles are induced to follow the path determined by the magnetic field or are repelled.

Upon return to the spacecraft, the crew member is exposed to a scanner. The scanner as its main feature an optical spectrometer (Fig.2), this equipment is able to measure the concentration of chemical elements through the phenomenon of absorption. The phenomenon is generated by white light. This light is formed by light beams of different wavelengths and, at the moment that this source falls on a given object, it reacts in one or more specific colors, on the other hand the other colors are absorbed by the object. This beam propagated to the spectrometer, due to the reflection suffered in a given object, the component is captured by means of the equipment. Similarly, the presence of silicate amidst lunar dust can be identified in the device.

Fig.2 Optical Spectrometer

Controlling the spectrometer, the development of a controller software is implemented in order to detect the chemical compound and parameterize the concentration of silicate present in the astronaut's clothing.

In order to control the detection system, a software was developed in Java language to start the scanning system to the space suit, with the purpose of analyzing the detection system data. The process works as follows: the astronaut starts the application, in turn, the software sends a command to the engines, which will move the spectrometer perform the matrix mode scan.

Having completed the sweep of the space suit, the system returns the data obtained in its detection. With this, the system verifies the degree of concentration of the silicate present in the garment, being that it is the main chemical component present in the lunar dust.

After verifying that there is a need to clean the garment, the EMU will be placed in an aspiration chamber eliminating the presence of dust from the garment.

Sysdetect: Sistema de prevenção Espacial

Introdução: De acordo com os estudos lunares publicados na revista Galileu e artigos de geologia afirmam que as partículas de silicato presentes no solo da lua em 45% de sua composição é gerado por erupções vulcânicas, ocasiona grandes danos aos astronautas e estruturas espaciais. Esse elemento possui granulometria de 50 vezes menor que um fio de cabelo” (GALILEU,2016), resultando em uma difícil manipulação que tem acarretado sérias consequências como: danos estruturais nos equipamentos espaciais como escotilhas, trajes, sistemas e dispositivos além de depreciar a saúde dos tripulantes como problemas pulmonares.

Motivação: Tendo como objetivo a preservação da vida e integridade física do tripulante espacial, protegendo-o e minimizando danos causados pelo silicato (SiO2) e pela preservação das estruturas da nave de danos impactantes e abrasivos.

Metodologia: A metodologia foi dividida em três instantes: o momento do astronauta caminhando sobre a superfície, retornando a nave e destinando-se de volta à terra.

Em sua caminhada sobre a superfície lunar, o astronauta será revestido por um campo magnético, segundo a Lei de Faraday-Neumann-Lenz (Fig.1) o rotacional do campo elétrico é igual ao negativo à taxa de variação do campo magnético com relação ao tempo. Em termos conceituais isso significa que a variação da presença de um campo magnético em meio a um determinado condutor circular produz um fenômeno do campo elétrico, por sua vez esse fenômeno realiza deslocamento de elétrons livres do condutor usado de maneira ordenada em torno do condutivo.

Fig.1 Lei de Faraday-Neumann-Lenz

Com base na Lei de Faraday, é possível criar linhas de campo magnético revestindo o astronauta, núcleos geradores de campo serão acoplados no traje, formando um encapsulamento total de maneira que as partículas de silicato sejam induzidas a seguirem a trajetória determinada pelo campo magnético ou seja repelidas.

Ao retorno a nave espacial, o tripulante é exposto a um scanner. O scanner como sua principal característica um espectrômetro óptico(Fig.2), esse equipamento é capaz de mensurar a concentração de elementos químicos através do fenômeno de absorção. O fenômeno é gerado pela luz branca. Essa luz é formada por feixes de luz de comprimento distintos de onda e, ao momento que essa fonte incide em um determinado objeto, o mesmo reage em uma ou mais cores especificas, em contrapartida as demais cores são absorvidas pelo objeto. Esse feixe propagado ao espectrômetro, devido a reflexão sofrida em um determinado objeto, o componente é captado por meio do equipamento. Analogamente é identificável no aparelho a presença de silicato em meio a poeira lunar.

Fig.2 Espectrômetro Óptico

Controlando o espectrômetro, o desenvolvimento de um software controlador é implementado com finalidade de detectar o composto químico e parametrar a concentração de silicato presente no traje do astronauta.

Para controlar o sistema de detecção foi desenvolvido um software feito na linguagem Java para iniciar o sistema de varredura ao traje espacial, com finalidade de analisar os dados do sistema de detecção. O processo funciona da seguinte forma: o astronauta inicia a aplicação, por sua vez, o software envia um comando aos motores, que o farão movimentar o espectrômetro realizar a varredura modo matricial.

Tendo completado a varredura do traje espacial, o sistema retorna os dados obtidos em sua detecção. Com isso o sistema verifica se o grau de concentração do silicato presente no traje, sendo que é o componente químico principal presente na poeira lunar.

Depois de verificado que há necessidade de limpeza do traje, o EMU será colocado em uma câmara de aspiração eliminando presença de poeira do traje.

Referencias:

POEIRA lunar é toxica para os seres humanos. Revista Galileu, São Paulo, 20 de julho. de 2018. Disponível em: <https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/noticia/2018/07/poeira-lunar-e-toxica-para-seres-humanos.html>. Acesso em: 20 de outubro. de 2019.

INTRODUÇÃO A GEOLOGIA LUNAR. R Gregio. Disponível em: <http://www.rea-brasil.org/lunar/apostila_geolunar.pdf>. Acesso em: 20 de outubro. de 2019.

MINERAIS MAGNÉTICOS, USP. Disponível em: https://www.iag.usp.br/~eder/minerais_magneticos.pdf. Acesso em: 20 de outubro. de 2019

MAGNETIC MOONDUST, NASA, 4 de abril, de 2006. Disponível em: <https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2006/04apr_magneticmoondust>. Acesso em: 20 de outubro. de 2019

IMPACT OF DUST ON LUNAR EXPLORATION, NASA. Disponível em:

<https://www.nasa.gov/centers/johnson/pdf/486014main_StubbsImpactOnExploration.4075.pdf>. Acesso em:20 de outubro. de 2019

DAVID J. Loftus. The Chemical Reactivity of Lunar Dust Relevant to Human Exploration of the Moon. Disponivel em: <https://www.lpi.usra.edu/decadal/leag/DavidJLoftus.pdf>. Acesso em: 20 de outubro. de 2019