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El Programa de pasantías de la NASA STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) de la Universidad de Texas Center for Space Research coloca a estudiantes de secundaria en pequeños equipos de investigación centrados en la misión dirigidos por expertos de la NASA, académicos y de la industria. Durante el verano de 2026, el equipo de SEES Mission Architecture Tool for Research, Integration y eXploration (MATRIX) se centró en aplicar un método para medir la masa propulsante en microgravedad, donde el combustible líquido se aferra a las paredes de tanque en lugar de establecerse, un centro de desafío para las misiones Artemis de la NASA.
El equipo MATRIX fue guiado por el Dr. Kevin Crosby, quien, junto con colegas de la NASA, desarrolló el enfoque Modal Propellant Gauging (MPG) para el control de masa propulsante de microgravedad en Carthage College en Kenosha, WI. MPG utiliza la respuesta acústica de tanques propulsantes para estimar la masa de combustible dentro de un tanque. El método se ha utilizado con éxito en varios experimentos de vuelo espacial y está programado para la demostración en la misión Intuitive Machines IM-3. El lander IM-3, Trinidad, está programado para tocar la Luna en la región Reiner Gamma en 2027. El equipo desarrolló modelos para predecir cuando MPG puede tomar lecturas confiables durante la misión, dando a los internos experiencia directa con una tecnología que se prepara para las operaciones de luz espacial y superficie lunar.
Reconstruyendo una Misión Lunar de Datos Públicos
El equipo MATRIX se basó enteramente en fuentes disponibles públicamente, incluyendo datos publicados de la misión de Intuitive Machines. El servicio de navegación e información auxiliar del Laboratorio de Propulsión Jet de la NASA (NAIF) proporcionó registros detallados de trayectoria para las misiones IM-1 e IM-2. Al comparar la trayectoria de vuelo reconstruida de la nave espacial IM-2 con un modelo de movimiento sin motor, el equipo identificó quemaduras de motor y estimó el cambio de velocidad asociado a cada quemadura.
Debido a que una trayectoria completa IM-3 no es pública, el equipo escribió un algoritmo de reconstrucción utilizando datos de vuelo IM-1 e IM-2 publicados. Para modelar el comportamiento de fluidos, el equipo realizó simulaciones de fluidos computacionales (CFD) para estimar la dinámica de slosh dentro de los tanques y llevó a cabo simulaciones de Monte Carlo para predecir la gama de posibles estados propelentes.
Identificar Windows para la medición
El análisis del equipo mostró que el MPG puede tomar lecturas fiables durante las dos quemaduras primarias, la inserción lunar de Orbit (LOI) y el descenso de Powered, y en algunos casos durante la inserción de Descent Orbit. La masa inicial de la nave espacial tuvo el mayor efecto en cuánto dura cada ventana de gauging. El equipo de MATRIX también identificó oportunidades de lanzamiento del candidato IM-3 para 2027 y produjo un análisis de aterrizaje para el sitio Reiner Gamma que mostró la distribución de posibles sitios de aterrizaje cerca del objetivo.
Presentación a la Comunidad Científica
El equipo informó al grupo de propulsión de Máquinas Intuitivas, caminando a los ingenieros a través de sus métodos y resultados y demostrando que un análisis riguroso de una misión lunar activa podría construirse a partir de datos públicos. Los estudiantes presentaron su investigación, “Modelos Computacionales para calcular Propellant Gauging Modal (MPG) Windows en la Misión IM-3 de Máquinas Intuitivas”, en el Simposio Anual SEES y la Conferencia Anual de Consorcio de Becas Espaciales de Wisconsin. El equipo presentará nuevamente en la Reunión Anual de la Unión Geofísica Americana (AGU) en San Francisco en diciembre de 2026.
“Este equipo de secundaria, en un período de menos de un mes, desarrolló una profundidad de comprensión y facilidad con métodos avanzados que rivaliza con estudiantes graduados avanzados en el campo”, dijo Crosby. “Su producto de trabajo es excepcional, y su presentación a los ingenieros de Máquinas Intuitivas impresionó a todos con la sofisticación y creatividad de su trabajo. El programa SEES ha proporcionado constantemente un entorno único para que los estudiantes demuestren que pueden lograr mucho más de lo que se les pide, incluso en las clases más avanzadas. ”
El programa SEES ofrece experiencia directa a estudiantes de 11o y 12o grado con los datos, herramientas y métodos analíticos utilizados en la industria aeroespacial. Al aplicar los datos de la NASA y la misión comercial a una misión lunar activa, el equipo MATRIX contribuyó al análisis pertinente para la gestión de propelentes, una capacidad necesaria para la carga en el espacio, depósitos de combustible y exploración sostenida de la Luna y más allá. Gracias a todos los mentores, asistentes de proyectos y voluntarios que han hecho posible SEES durante más de una década.
El SEES Mission Architecture (MATRIX) Equipo:
Raiymbek Abdykalykov, The Woodlands, TX
Emmanuel Bravo, Boca Raton, FL
Winston Huang, San Francisco, CA
Adrianna Krajnovic, Dallas, TX
Marco Lo Cicero, Tomball, TX
Henry Martin, Milwaukee, WI
Reva Paul, Belén, PA
Swayam Sahoo, North Chelmsford, MA
Project Mentor: Dr. Kevin M. Crosby, Carthage College y Wisconsin Space Grant Consortium
Asistente de Proyecto: Mauro Esquivel, profesor de matemáticas, McAllen, TX
Para más información, visite: https://www.csr.utexas.edu/sees-internship/
El proyecto SEES cuenta con el apoyo del número de acuerdo cooperativo de la NASA NNH15ZDA004C y es parte de la NASA Activación científica La cartera de programas, que conecta a los estudiantes con experiencias científicas auténticas de la NASA mediante asociaciones con educadores y organizaciones comunitarias.
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