Descidas com ventoinha e pernas de pouso ágeis são apenas duas idéias para pousar com segurança
A melhor maneira de conhecer um mundo é tocá-lo. Os cientistas observaram os planetas e as luas em nosso sistema solar por séculos, e as espaçonaves passaram voando pelas órbitas por décadas. Mas para realmente entender esses mundos, os pesquisadores precisam sujar as mãos – ou pelo menos os campos de pouso de uma espaçonave.
Desde o início da era espacial, Marte e a lua receberam quase todo o amor da sonda. Apenas um punhado de espaçonaves pousou em Vênus, nosso outro mundo vizinho mais próximo, e nenhuma pousou em Europa, uma lua gelada de Júpiter considerada um dos melhores lugares do sistema solar para procurar vida nos dias de hoje.
Os pesquisadores estão trabalhando para mudar isso. Em várias palestras na reunião virtual da American Geophysical Union, que ocorreu de 1º a 17 de dezembro, cientistas e engenheiros planetários discutiram novos truques que uma hipotética futura espaçonave pode precisar para pousar em terreno desconhecido em Vênus e Europa. As missões ainda estão em fase de projeto e não estão no cronograma de lançamento da NASA, mas os cientistas querem estar preparados.
Navegando em uma luva venusiana
Vênus é um mundo notoriamente difícil de se visitar. Suas temperaturas escaldantes e pressão atmosférica esmagadora destruíram todas as espaçonaves com a sorte de alcançar a superfície cerca de duas horas após sua chegada. A última aterrissagem foi há mais de 30 anos, apesar do aumento da confiança entre os cientistas planetários de que a superfície de Vênus já foi habitável. Essa possibilidade de vida passada, e talvez atual, em Vênus é uma das razões pelas quais os cientistas estão ansiosos para voltar.
Em um dos planos propostos discutidos na reunião da AGU, os cientistas destacaram o terreno montanhoso de Vênus chamado tessera. “Aterrissar com segurança em terreno tessera é absolutamente necessário para satisfazer nossos objetivos científicos”, disse o cientista planetário Joshua Knicely, da University of Alaska Fairbanks, em uma palestra gravada para a reunião. “Temos que fazer isso.”
Knicely faz parte de um estudo liderado pela geóloga Martha Gilmore, da Wesleyan University em Middletown, Connecticut, para projetar uma missão hipotética a Vênus que poderia ser lançada na década de 2030. A missão incluiria três orbitadores, um aerobô para flutuar nas nuvens e um módulo de pouso que poderia perfurar e analisar amostras de rochas tesseras. Acredita-se que esse terreno se formou onde as bordas dos continentes deslizaram umas sobre as outras há muito tempo, trazendo novas rochas à superfície no que poderia ser alguma versão das placas tectônicas. Na Terra, esse tipo de ressurgimento pode ter sido importante para tornar o planeta hospitaleiro à vida.
Mas pousar nessas áreas em Vênus pode ser especialmente difícil. Infelizmente, os melhores mapas do planeta – do orbitador Magellan da NASA na década de 1990 – não podem dizer aos engenheiros o quão íngremes são as encostas no terreno tessera. Esses mapas sugerem que a maioria tem menos de 30 graus, o que a sonda poderia controlar com quatro pernas telescópicas. Mas alguns podem estar até 60 graus, deixando a espaçonave vulnerável a tombar.
“Temos uma compreensão muito pobre de como é a superfície”, disse Gilmore em uma palestra gravada para a reunião. “Qual é o tamanho da rocha? Qual é a distribuição do tamanho da rocha? É fofo?”
Portanto, o módulo de pouso precisará de algum tipo de sistema de navegação inteligente para escolher os melhores lugares para pousar e navegar até lá. Mas essa necessidade de direção traz outro problema: ao contrário das sondas em Marte, uma sonda Venus não pode usar pequenos motores de foguete para desacelerar enquanto desce.
A forma de um foguete é adaptada à densidade do ar contra a qual ele irá empurrar. É por isso que os foguetes que lançam espaçonaves da Terra têm duas seções: uma para a atmosfera da Terra e outra para o quase vácuo do espaço. A atmosfera de Vênus muda a densidade e a pressão tão rapidamente entre o espaço e a superfície do planeta que “uma queda de um quilômetro faria com que o foguete funcionasse perfeitamente, ele iria falhar e possivelmente explodir”, diz Knicely.
Em vez de foguetes, o módulo de pouso proposto usaria ventiladores para se movimentar, quase como um submarino, transformando a desvantagem da atmosfera densa em uma vantagem.
A atmosfera do planeta também apresenta o maior desafio de todos: ver o solo. A densa atmosfera de Vênus espalha a luz mais do que a da Terra ou de Marte, obscurecendo a visão da superfície até os últimos quilômetros de descida.
Pior ainda, a luz dispersa dá a impressão de que a iluminação vem de todas as direções ao mesmo tempo, como o brilho de uma lanterna na névoa. Não há sombras para ajudar a mostrar encostas íngremes ou revelar grandes pedras que o módulo de pouso poderia colidir. Esse é um grande problema, de acordo com Knicely, porque todo o software de navegação existente assume que a luz vem de apenas uma direção.
“Se não podemos ver o chão, não podemos descobrir onde está o material seguro”, diz Knicely. “E também não podemos descobrir onde está a ciência.” Embora as soluções propostas para os outros desafios de pousar em Vênus sejam quase factíveis, ele diz, este continua sendo o maior obstáculo.
Para pousar em Europa
A lua gelada de Júpiter, Europa, por outro lado, não tem ar para borrar a superfície ou quebrar foguetes. Um hipotético futuro Lander Europa, também discutido na reunião da AGU, seria capaz de usar a técnica do “sky crane”. Esse método, no qual uma plataforma paira acima da superfície usando foguetes e joga uma espaçonave no solo, foi usado para pousar o rover Curiosity em Marte em 2012 e será usado para o módulo Perseverance em fevereiro de 2021.
“Os engenheiros estão muito entusiasmados por não ter que lidar com uma atmosfera em declínio”, disse o engenheiro de espaçonaves Jo Pitesky do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, em uma palestra gravada para a reunião.
Ainda assim, há muito que os cientistas não sabem sobre a superfície de Europa, o que pode ter implicações para qualquer sonda que pousar, disse a cientista planetária Marissa Cameron, do Jet Propulsion Laboratory, em outra palestra.
As melhores vistas da paisagem da lua são do orbitador Galileo na década de 1990, e as menores características que ele podia ver tinham meio quilômetro de diâmetro. Alguns cientistas sugeriram que Europa poderia ostentar espigões de gelo irregulares chamados penitentes, semelhantes a formações de gelo na Cordilheira dos Andes chilenos, que são nomeadas por sua semelhança com monges encapuzados com cabeças inclinadas – embora trabalhos mais recentes mostrem que a falta de atmosfera de Europa deve impedir a formação de penitentes .
Outra missão, o Europa Clipper, que já está em andamento, fará imagens de alta resolução quando o orbitador visitar a lua de Júpiter no final desta década, o que deve ajudar a esclarecer a questão.
Nesse ínterim, cientistas e engenheiros estão realizando elaborados ensaios gerais para um pouso na Europa, desde a simulação de gelos com diferentes composições químicas em câmaras de vácuo até derrubar uma sonda falsa chamada Olaf de um guindaste para ver como ela se comporta.
“Temos um requisito que diz que o terreno pode ter qualquer configuração – recortado, buracos, o que quiser – e temos que ser capazes de nos adaptar a essa superfície e estar estáveis nela”, diz John Gallon, engenheiro da Jet Propulsion Laboratório. (O boneco de pouso foi nomeado em homenagem ao personagem favorito de sua filha de 4 anos no filme Frozen.)
Nos últimos dois anos, Gallon e seus colegas testaram diferentes pés, pernas e configurações do módulo de pouso em um laboratório, suspendendo-o no teto como uma marionete. Essa suspensão ajuda a simular a gravidade de Europa, que é um sétimo da da Terra.
Sem muita gravidade, um grande módulo de pouso poderia facilmente pular e se danificar ao tentar pousar. “Você não vai cair no chão como uma ginasta saindo das grades”, diz Gallon. Sua equipe experimentou pés pegajosos, pés em forma de tigela, molas que comprimem e empurram para a superfície e pernas que travam para ajudar o módulo de pouso a permanecer estável em vários terrenos. O módulo de pouso pode se agachar como um sapo ou ficar rígido como uma mesa, dependendo do tipo de superfície em que pousar.
Embora Olaf esteja trabalhando duro para ajudar os cientistas a descobrir o que será necessário para construir uma sonda Europa bem-sucedida, a missão em si, como sua contraparte venusiana, permanece apenas na lista de desejos de alguns cientistas planetários por enquanto. Enquanto isso, outros pesquisadores sonham com viagens para mundos totalmente diferentes, incluindo a lua géiser de Saturno, Enceladus.
“Algumas pessoas escolherão seus favoritos”, diz Cameron. “Eu só quero pousar em um lugar onde nunca estivemos, que não seja Marte. Eu adoraria.”
Publicado em 30/12/2020 07h18
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