Dinâmica de gases rarefeitos, controle preditivo e robótica autônoma: arquiteturas de integração eletromecânica para manufatura e montagem no espaço (ISAM)
Rarefied gas dynamics, predictive control, and autonomous robotics: electromechanical integration architectures for in-space assembly and manufacturing (ISAM)
DOI:
https://doi.org/10.51473/rcmos.v1i2.2025.2192Palavras-chave:
Engenharia Astronáutica. ISAM. Controle Preditivo Baseado em Modelos. Dinâmica de Gases Físicos. Robótica Espacial.Resumo
A transição da exploração espacial baseada em espaçonaves monolíticas para arquiteturas modulares exige a superação de severos desafios em dinâmica robótica e propulsão avançada. Este artigo científico investiga a integração de sistemas de Controle Preditivo Baseado em Modelos (MPC) e simuladores de propriedades de massa em ambientes de Manufatura e Montagem no Espaço (ISAM). A metodologia fundamenta-se em uma abordagem analítico-dedutiva, explorando o equacionamento da dinâmica de gases físicos em escoamentos rarefeitos aplicados a propulsores iônicos, bem como a modelagem cinemática de atuadores eletromecânicos em microgravidade. O estudo articula-se em sete eixos centrais: a infraestrutura ISAM; a formulação matemática do controle MPC e LQR; a simulação de malha fechada via motores físicos (MuJoCo); a expansão analítica de plumas iônicas; o design mecatrônico de sensores e atuadores; a navegação autônoma baseada em algoritmos de mapeamento; e o impacto estratégico destas tecnologias na segurança e educação STEM. A literatura e as modelagens atestam que a variação contínua do tensor de inércia durante a montagem orbital exige controladores adaptativos capazes de prever a dinâmica estrutural em tempo real. Conclui-se que o avanço da engenharia de sistemas espaciais depende da fusão indissociável entre a física de plasmas, a robótica autônoma e o controle preditivo computacional.
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