Os Estados Unidos, a China e os Emirados Árabes Unidos lançarão em breve missões para um destino notoriamente perigoso para espaçonaves.
Três vezes no próximo mês, mais ou menos, os foguetes acenderão seus motores e seguirão rumo a Marte. Um trio de nações – Estados Unidos, China e Emirados Árabes Unidos – enviará emissários robóticos para o planeta vermelho, na esperança de iniciar novos capítulos de exploração no país.
Cada missão é pioneira por si só. Os Estados Unidos estão enviando seu quinto veículo espacial, o mais capaz da NASA já, na esperança de encontrar evidências de vidas passadas em Marte e coletar um conjunto de rochas que um dia serão as primeiras amostras transportadas de volta à Terra. A China pretende aproveitar seus sucessos de exploração lunar levando um de seus veículos para Marte pela primeira vez. E os Emirados Árabes Unidos lançarão um orbital – a primeira missão interplanetária de qualquer nação árabe – como teste de sua agência espacial jovem, porém ambiciosa.
Está longe de ser certo que todas essas missões o farão; Marte é notório como cemitério de naves espaciais com falha. Mas, se o fizerem, reescreverão substancialmente a compreensão científica do planeta. Os dois rovers estão indo para partes de Marte que nunca foram exploradas (consulte ‘Locais de aterrissagem’), e o orbitador dos Emirados Árabes Unidos acompanhará a mudança da atmosfera marciana.
As equipes responsáveis pelas missões conseguiram manter seus projetos nos trilhos, apesar da pandemia de coronavírus que atrapalhou muitos outros planos, incluindo uma missão marte entre a Europa e a Rússia, que foi adiada por dois anos. Quando as três naves decolarem nas próximas semanas, elas darão aos residentes da Terra a chance – ainda que brevemente) de olhar para cima e além dos problemas em casa.
Caça de rochas da NASA
A NASA espera que sua missão a Marte – um rover de seis rodas e três metros de comprimento chamado Perseverance – seja o começo de uma jornada muito maior. Se tudo der certo, a Perseverance extrairá e armazenará amostras de rochas marcianas que uma futura missão um dia buscará e trará de volta à Terra, possivelmente até 2031. Seria a primeira amostra de retorno de Marte.
Isso significa que as apostas para o Perseverance são altíssimas. Os quatro rovers anteriores da NASA em Marte – Sojourner, de 1997; Espírito e oportunidade de 2004; e Curiosity de 2012 – eram sobre exploração. Os controladores da missão podem levar o tempo que eles dirigem para essas máquinas, empurrando-as para rochas de aparência interessante ou partindo-as por vastas planícies. Mas o Perseverance chegará a Marte com a tarefa focada de identificar e coletar uma ampla gama de rochas que representam a história geológica da área. E é suposto cumprir essa missão em um ano em Marte – quase dois anos na Terra. O que quer que o veículo espacial pegue, ajudará a moldar o curso da ciência de Marte nas próximas décadas.
Mais significativamente, o Perseverance representa a melhor chance ainda para os cientistas descobrirem se a vida surgiu no planeta vermelho. Se ele coletar os tipos certos de rocha, os cientistas dos laboratórios da Terra poderão reproduzir as assinaturas da vida marciana (consulte “Busca pela vida”).
“Essa missão nos dá a primeira oportunidade de levar questões fundamentais sobre a existência ou não de vida em Marte para o próximo nível”, diz Sherry Cady, astrobióloga do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico em Sequim, Washington, que não é diretamente envolvido com a missão.
O Perseverance fará isso com um conjunto de instrumentos científicos para cutucar e sondar a superfície e a atmosfera marciana. É um rover de aparência familiar – basicamente uma cópia do rover Curiosity que explora a Gale Crater nos últimos oito anos. O objetivo da NASA era economizar dinheiro, usando o mesmo design com alguns ajustes, como adicionar um sistema para armazenar amostras e atualizar as rodas. Apesar do objetivo de cortar custos, o preço da missão aumentou para US $ 2,7 bilhões, quase US $ 360 milhões acima do orçamento, devido a problemas no desenvolvimento de alguns dos instrumentos.
O rover carrega versões avançadas de alguns dos sensores do Curiosity, incluindo um analisador químico que explode rochas com um laser para identificar os átomos e moléculas de que são feitos, e um sistema de câmera de olhos afiados que pode ampliar áreas de interesse para produzir som estéreo e imagens em 3D. O Perseverance também ostenta um experimento que tentará produzir oxigênio da atmosfera rica em dióxido de carbono de Marte, como um teste de maneiras de apoiar futuros exploradores humanos. O veículo espacial possui espectrômetros de raios X e ultravioleta para analisar detalhadamente a mineralogia – e, para um pouco mais de novidade, microfones para ouvir sons marcianos, além de um helicóptero atarracado movido a energia solar.
Depois, há o sistema de amostragem, que os engenheiros projetaram do zero. O Perseverance carrega 43 tubos na barriga. Quando encontrar uma rocha que os cientistas de missão desejam provar, o rover alcançará seu braço robótico de 2,1 metros de comprimento e perfurará uma amostra do tamanho de uma lanterna: 60 milímetros de comprimento e 13 milímetros de diâmetro (consulte ‘O geólogo do robô’ ) A amostra entra em um tubo e é selada. Eventualmente, uma vez que o Perseverance tenha preenchido pelo menos 20 de seus tubos, ele os armazenará na superfície de Marte até que algum robô futuro, ainda a ser financiado, chegue para recuperá-los. Atualmente, a NASA planeja trabalhar com a Agência Espacial Europeia (ESA) para lançar uma missão em 2026 que retornaria as rochas para a Terra em 2031.
O Perseverance descerá na Cratera Jezero de 45 quilômetros de extensão, ao norte do equador de Marte e em um local que já foi o lar de um lago e um delta do rio. Esse antigo delta oferece uma rica variedade de paisagens geológicas – onde o Perseverance pode coletar muitas amostras que podem conter sinais de vidas passadas, diz Kennda Lynch, cientista planetária do Instituto Lunar e Planetário de Houston, Texas, que estudou o local de pouso de Jezero. . Os engenheiros do Laboratório de Propulsão a Jato em Pasadena, Califórnia, que construiu a nave, já mapearam várias rotas que ela poderia percorrer ao longo do delta, cobrindo cerca de 15 quilômetros. Cady diz que o veículo espacial se sairá melhor se percorrer a região primeiro para examinar a paisagem e depois retornar para coletar amostras.
O Perseverance está programada para ser lançada da Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, na Flórida, entre 30 de julho e 15 de agosto, e aterrissar em Marte em 18 de fevereiro de 2021.
Estréia na China em Marte
A China tem planos ambiciosos para sua primeira exploração de Marte. Um orbiter, lander e rover embalado com 13 instrumentos científicos devem ser lançados a partir de uma ilha no sul da China no final de julho. A missão, chamada Tianwen-1, que significa ‘busca da verdade celestial’, será a mais profunda investigação da China no espaço. Quando chegar, em fevereiro do próximo ano, a missão terá como objetivo realizar um levantamento abrangente da atmosfera do planeta, estruturas internas e ambiente da superfície – incluindo a busca pela presença de água e sinais de vida.
Uma tentativa anterior da China de enviar um orbitador para Marte, a bordo de uma espaçonave russa em 2011, terminou com as sondas desaparecidas. Mas depois dessa perda, a China acumulou uma série de vitórias no espaço. Em 2013, tornou-se o terceiro país a pousar uma espaçonave na Lua. E no ano passado, um chinês pousou no lado oposto da Lua – o primeiro de qualquer país a fazê-lo. Em maio, a China testou com sucesso uma espaçonave que levará tripulação para a nova estação espacial do país – com término previsto para 2022.
Mas o projeto Mars está em uma liga diferente das missões espaciais anteriores da China, disseram pesquisadores da Academia de Tecnologia Espacial da China em Pequim em um documento de 2017 (PJ Ye et al. Sci. China Technol. Sci. China Technol. Sci. 60, 649-657; 2017 ) A viagem a Marte é mil vezes maior que a da Lua, e o planeta tem o dobro da gravidade da superfície, uma atmosfera e está cheio de rochas densas, o que torna o esforço muito mais arriscado.
O governo chinês tem sido de boca fechada sobre a missão: a maioria das informações públicas vem de artigos publicados e relatórios da mídia estatal, que omitem detalhes importantes sobre seu orçamento, a data exata do lançamento e onde a sonda pousará no planeta. Os cientistas envolvidos com a missão recusaram pedidos de entrevista até depois do lançamento. Mas Wang Chi, físico espacial e diretor-geral do Centro Nacional de Ciência Espacial (NSSC) em Pequim, disse em um e-mail que a missão está avançando conforme o planejado. “Nossa equipe está trabalhando no centro de lançamento de Wenchang agora e tudo corre bem”, disse ele, referindo-se às instalações na ilha de Hainan. Wang é responsável pelas cargas científicas envolvidas na missão, liderada pela Administração Espacial Nacional da China.
Se tudo correr como planejado, o Tianwen-1 será a primeira missão a estudar com sucesso o planeta vermelho com um orbiter, lander e rover (consulte ‘Missões históricas em Marte’). Quando a nave combinada chegar a Marte, o orbitador hexagonal lançará o veículo terrestre e o veículo espacial – protegido por um cone esférico – na atmosfera marciana. A equipe chinesa identificou duas áreas de pouso em potencial ao norte do equador nas planícies da Utopia Planitia, de acordo com uma apresentação feita por Wei Yan, do Observatório Astronômico Nacional de Pequim, que falou no Congresso Europeu de Ciência Planetária em Genebra, na Suíça. Setembro.
A sonda pára de pára-quedas e, em seguida, paira no chão, acomodando-se nas quatro pernas do lander circular. O veículo espacial, que pesa cerca de 200 kg, estenderá seus painéis solares, descerá uma rampa e começará a explorar autonomamente seus arredores pelo resto de sua vida útil, por cerca de 90 dias marcianos, cada um com duração de 24 horas e 37 minutos. Durante a missão do veículo espacial, o orbitador atuará como um elo de comunicação e depois se moverá para uma órbita mais próxima para examinar o planeta por um ano marciano inteiro.
A equipe chinesa equipou o orbital com oito instrumentos e o rover com cinco. O radar subterrâneo no orbital pode espiar 100 metros de profundidade para mapear estruturas geológicas e procurar água e gelo. As câmeras de média e alta resolução coletam imagens de características como dunas, geleiras e vulcões, fornecendo pistas sobre como elas se formaram. Tanto o orbitador quanto o rover transportarão espectrômetros para estudar a composição do solo e das rochas, procurando especialmente evidências de como a água alterou as características geológicas. A equipe também planeja coletar dados atmosféricos sobre temperatura, pressão do ar, velocidade e direção do vento, além de estudar os campos magnéticos e gravitacionais em Marte.
Instrumentos semelhantes foram enviados em missões anteriores a Marte, diz Raymond Arvidson, geólogo planetário da Universidade de Washington em St Louis, Missouri. Mas Marte é grande e tem uma história geológica complicada; portanto, os dados gerados a partir de Tianwen-1 podem informar o entendimento dos pesquisadores sobre locais não cobertos por observações existentes, diz ele. “Se os instrumentos chineses funcionam, produzem dados e os dados são compartilhados de maneira semelhante ao que fazemos, tudo valerá a pena”, diz Arvidson, referindo-se a um arquivo público gratuito de dados de geociência coletados em muitos países planetários anteriores. explorações gerenciadas por sua universidade e pela NASA.
Dmitrij Titov, cientista de projeto da sonda Mars Express da ESA, lançada em 2003, diz que a sonda chinesa poderia sobreviver a alguns dos veteranos que podem estar chegando ao fim de sua vida, incluindo Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter da NASA e Mars Atmosphere and Volatile Orbiter de evolução, conhecido como MAVEN. O monitoramento contínuo do planeta beneficiará a comunidade em um momento em que muitas outras agências espaciais estarão ocupadas construindo missões de retorno de amostras, diz Titov. De fato, a China tem seus próprios planos de coletar e trazer amostras de Marte até 2030.
Esperança interplanetária dos Emirados Árabes Unidos
Os Emirados Árabes Unidos tiveram grandes sonhos quando decidiram disparar contra Marte com sua primeira sonda para ir além da órbita da Terra. Por isso, escolheu o nome ‘Hope’ para o orbitador, que deve decolar do Centro Espacial Tanegashima em Kagoshima, Japão, durante uma janela de três semanas a partir de 15 de julho.
Se for bem-sucedida, a Missão Emirates Mars (EMM) não apenas marcará o primeiro empreendimento interplanetário de qualquer nação árabe, mas também produzirá o primeiro mapa climático global de Marte. Embora sondas anteriores construam uma imagem da atmosfera do planeta a partir de órbitas que lhes permitam monitorar cada parte do planeta em horários limitados do dia, a enorme órbita elíptica de Hope permitirá que o orbitador observe grandes pedaços de Marte sob dia e noite. condições de tempo, cobrindo quase todo o planeta em cada órbita de 55 horas. “Poderemos cobrir todo o planeta Marte, durante todo o dia, durante todo um ano marciano”, diz Sarah Al Amiri, líder científica do projeto e ministra de ciências avançadas do país. A câmera de luz visível da sonda e o espectrômetro infravermelho estudarão nuvens marcianas e tempestades de poeira na atmosfera mais baixa. Seu espectrômetro ultravioleta monitorará os gases na atmosfera superior. “Esta é a primeira missão que dará uma imagem global da dinâmica da atmosfera de Marte”, diz Hessa Al Matroushi, membro da equipe científica da EMM.
Durante sua missão de dois anos, a Hope acompanhará as variações climáticas diárias e as mudanças das estações. Além de ajudar a se preparar para futuras missões humanas, deve revelar como as condições atmosféricas fazem com que o hidrogênio e o oxigênio escapem para o espaço. Isso poderia ajudar os cientistas a entender o clima de Marte e como ele perdeu sua atmosfera outrora espessa. A equipe trabalhou com colaboradores internacionais para alcançar seus objetivos científicos, e os dados serão disponibilizados à comunidade internacional sem período de embargo, diz Al Amiri. “Os Emirados estavam muito interessados em fazer disso não apenas um demonstrador de tecnologia, mas contribuir para o entendimento científico de Marte”, diz Richard Zurek, que é o principal cientista do Escritório do Programa Mars no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA.
Uma espaçonave interplanetária foi um salto significativo na capacidade dos Emirados Árabes Unidos, que contratou engenheiros experientes de missões anteriores da NASA, principalmente na Universidade do Colorado Boulder. A parceria tem um objetivo explícito de transferir know-how para a equipe do Centro Espacial Mohammed Bin Rashid, com quem os engenheiros trabalharam em cada elemento da missão. “A realidade é que somos um país jovem e não poderíamos fazer nada sem parceiros e colaboração internacional”, diz Ahmad Belhoul, ministro do Ensino Superior e presidente da Agência Espacial dos Emirados Árabes Unidos.
Invulgarmente para um projeto interplanetário, a idéia para a missão não veio de cientistas, mas do próprio governo – e com um prazo inegociável de 2 de dezembro de 2021, o 50º aniversário do país. A escolha de uma tarefa tão audaciosa foi projetada não apenas para inspirar os jovens da região, mas também para iniciar a mudança dos Emirados Árabes Unidos para uma economia baseada no conhecimento, diz Omran Sharaf, diretor de projetos do EMM.
E a missão já está causando impacto, com as universidades oferecendo cinco novos cursos de graduação em ciências puras e crescente entusiasmo por espaço entre as crianças dos Emirados.
De muitas maneiras, mesmo que Hope exploda na plataforma de lançamento, a missão seria um sucesso, diz Al Amiri, que rapidamente reconsiderou esse ponto. “Meu coração pulou uma batida só de pensar nisso.”
Publicado em 09/07/2020 07h19
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