Sem motor, sem problemas, mesmo na atmosfera marciana.
Nos quase 120 anos desde o nascimento do avião, os humanos foram capazes de projetar aeronaves que quebram a barreira do som e caem de cabeça para baixo pelos céus da Terra. Voar alto em outro mundo, no entanto, é outra questão.
Uma equipe de engenheiros aeroespaciais da Universidade do Arizona e do Centro de Pesquisa Ames da NASA se inspirou para projetar um novo conceito para exploração aérea fora do mundo: o Mars Sailplane. Seu conceito, detalhado recentemente na revista Aerospace, descreve um avião que não depende de nenhum motor ou motor, mas do poder do vento para voar acima das nuvens.
Criar um veículo capaz de voar a longo prazo em Marte tem sido historicamente uma tarefa difícil de decolar. Existem inúmeras condições no Planeta Vermelho que tornam as aeronaves voadoras muito diferentes das da Terra – como vastas tempestades de poeira, menor gravidade superficial e uma atmosfera 100 vezes mais fina que a nossa. Mas em 2021, o Helicóptero de Marte, Ingenuity, provou que o voo motorizado em outro era possível. Durante seu vôo inaugural, o pequeno helicóptero de rotor subiu a cerca de 10 pés da superfície marciana e conseguiu pairar por cerca de meio minuto.
Desde então, o Ingenuity fez 29 voos bem-sucedidos sobre a superfície. No entanto, um dos desafios mais significativos do veículo é a necessidade constante de energia solar para operar. “Aviões de asa fixa são limitados pela propulsão”, diz Adrien Bouskela, principal autor do estudo do planador e pesquisador de engenharia mecânica da Universidade do Arizona. “Então, o que podemos fazer para estender as rotas de voo [ou] o combustível disponível a bordo?”
Como se vê, a solução para o problema já era predominante na natureza. Para expandir a trajetória de voo de um avião, a equipe criou um modelo que usa uma técnica chamada de “subida dinâmica”, onde um pássaro aproveita a energia do vento para fazer manobras aéreas complexas. Na verdade, as asas dos albatrozes são tão especializadas para voar que podem navegar por correntes de ar por milhares de quilômetros acima do oceano sem precisar pousar e descansar. Entrelaçar o voo dinâmico com a tecnologia aeroespacial significa que os planadores poderiam voar por dias ou até meses sem combustível ou motor, aventurando-se em lugares que as missões anteriores da NASA nunca conseguiram explorar.
A equipe do Mars Sailplane também planeja projetar a nave para ser completamente autônoma, já que eles precisarão monitorar as mudanças atmosféricas e se ajustar rapidamente para ficar à deriva. Bouskela e seus colaboradores já projetaram um algoritmo de computador para fazer isso na Terra, mas terá que ser modificado para Marte se o planador sobreviver lá.
“Terá que haver um código que monitore o vento, registre o vento, mapeie o vento e encontre uma trajetória ideal dentro dele”, diz Bouskela.
Os planadores não são apenas de economia de energia, mas também de economia de custos. Esses artesanatos geralmente são baratos de produzir, leves e, por serem infláveis, pequenos o suficiente para caber em uma caixa de sapatos. Jekan Thanga, professor associado de engenharia aeroespacial e mecânica da Universidade do Arizona, diz que é possível que um dia eles possam ser implantados como carga secundária em futuras missões emblemáticas de Marte ? ou até mesmo serem embalados dentro de uma frota de CubeSats. Um processo de desenvolvimento tão fácil certamente torna a produção em massa uma ideia atraente.
Mas o projeto tem alguns obstáculos de design e produção a serem superados antes que qualquer agência espacial dê luz verde. Um dos maiores desafios da equipe é determinar como o veículo realizará sua entrada e descida na atmosfera marciana. Além disso, Thanga diz que o cronograma de implantação de tais embarcações ainda está no ar. É aqui que uma espécie de veículo transportador seria útil; “Vai levar um pouco mais de tempo para implantação, e é por isso que também estamos considerando veículos secundários, como balões de ar quente ou um dirigível”, explica Thanga.
Quando a nave finalmente pousar na superfície do Planeta Vermelho, o tempo de voo do planador infelizmente terminará. Mas enquanto aterrado, ele ainda pode ser usado.
No momento, a equipe imagina que o planador terá uma “segunda vida” como estação meteorológica. Como está equipada com câmeras e sensores de temperatura, pressão e gás, a nave continuará a observar e registrar dados atmosféricos de sua localização remota. Eventualmente, com planadores empoleirados suficientes, as informações que eles enviam de volta podem ser usadas para criar melhores modelos numéricos dos enigmáticos sistemas climáticos de Marte.
“Temos alguns dados sobre a atmosfera marciana, mas – não o suficiente”, diz Alexandre Kling, cientista pesquisador da NASA e coautor do estudo. “Então, o objetivo da missão é aprender mais sobre o meio ambiente.”
Uma vez que a tecnologia se desenvolva ainda mais, Thanga observa que um “ecossistema inteiro de veículos voadores” poderia explorar mais de perto lugares como o Grand Canyon de Marte, bem como as regiões vulcânicas e as terras altas do planeta. Até então, o projeto do planador ainda está em fase inicial de protótipo, mas pode estar pronto para uma missão espacial em dois ou três anos com o financiamento adequado. Enquanto isso, a equipe planeja testar a nave aqui na Terra em breve: no final deste verão, os engenheiros levarão os modelos para um aeródromo e os voarão a 15.000 pés no ar, alto o suficiente onde as condições do vento se assemelham às de Marte.
Ainda há muito a aprender antes que esses protótipos de planadores estejam prontos para voar pelo céu marciano, mas, como enfatiza Kling, um alto risco traz uma alta recompensa.
“Podemos voar em Marte”, diz Kling. “Não estou dizendo que é fácil, mas é tão, tão promissor.”
Publicado em 17/07/2022 07h55
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