Nos primeiros meses de 2021, a atmosfera marciana fervilhava de novos visitantes da Terra. Em fevereiro, tanto a sonda Hope da Agência Espacial dos Emirados Árabes Unidos quanto a Tianwen-1 da China entraram na órbita de Marte.
Em 19 de fevereiro, a NASA pousou o rover Perseverance com seu companheiro, o helicóptero Ingenuity, os quais estabeleceram novos marcos desde então.
O próximo visitante do planeta será o rover Zhurong da missão Tianwen-1, que tentará alcançar a superfície de Marte em meados de maio. Para entrar na atmosfera marciana, ele usará uma técnica ligeiramente diferente das missões anteriores.
Aterrar em Marte é notoriamente perigoso. Mais missões falharam do que tiveram sucesso. Um pouso bem-sucedido em Marte requer entrar na atmosfera em velocidades muito altas e, em seguida, desacelerar a espaçonave da maneira certa conforme ela se aproxima do local de pouso.
Esta fase da missão, conhecida como entrada-descida-pouso, é a mais crítica. As missões anteriores usaram várias maneiras diferentes de entrada na atmosfera marciana.
O aperfeiçoamento da entrada na atmosfera de Marte foi ajudado pela experiência de retornar espaçonaves à Terra. A Terra pode ter uma atmosfera significativamente diferente de Marte, mas os princípios permanecem os mesmos.
Uma espaçonave orbitando um planeta estará se movendo muito rápido, para se manter presa a essa órbita. Mas se a espaçonave entrasse em uma atmosfera em alta velocidade, mesmo uma tão fina como a de Marte, ela iria queimar. Qualquer coisa que entre na atmosfera precisa ser desacelerada significativamente e se livrar do calor gerado durante esta breve viagem. Existem várias maneiras de fazer isso.
As naves espaciais são protegidas do calor gerado durante a entrada atmosférica usando escudos térmicos. Várias missões no passado usaram técnicas como a absorção de calor, um revestimento isolante, refletindo o calor de volta para a atmosfera ou por ablação, queimando o material do escudo.
Das missões Apollo da década de 1960 ao dragão mais recente do SpaceX, essas técnicas foram usadas com sucesso e funcionam muito bem para a Terra. Mas quando se trata de Marte, os engenheiros precisam empregar algumas medidas adicionais.
Aterrissando em Marte
Os orbitadores são projetados para monitorar a superfície de um planeta a partir da órbita e atuar como uma estação retransmissora de comunicações. Ao se aproximar de um planeta, a espaçonave normalmente é direcionada ao longo de órbitas elípticas sucessivamente menores, desacelerando a cada vez, até atingir sua órbita alvo. Esta técnica também pode ser usada para diminuir a órbita de uma espaçonave antes da entrada atmosférica de um módulo de pouso.
Toda a manobra ocorre ao longo de alguns meses e não requer nenhum equipamento adicional: uma forma eficiente de economizar combustível. Uma vez que usa a atmosfera superior do planeta para aplicar os freios, é chamado de aerofrenagem. Aerobraking tem sido usado para várias missões de Marte, incluindo ExoMars Trace Gas Orbiter e Mars Reconnaissance Orbiter.
A aerofrenagem pode reduzir significativamente a velocidade da espaçonave, mas para missões com rovers, fica mais complicado. Em Marte, a densidade atmosférica é de apenas 1% da da Terra e não há oceanos para a espaçonave entrar em segurança. A forma romba da espaçonave sozinha não é suficiente para reduzir a velocidade.
Anteriormente, as missões bem-sucedidas usavam medidas extras. A espaçonave Mars Pathfinder usou pára-quedas para desacelerar, enquanto contava com um sistema de airbag exclusivo que entrou em ação nos segundos finais para absorver o choque de pouso. Os rovers Spirit e Opportunity pousaram com sucesso em Marte com a mesma técnica.
Alguns anos depois, o rover Curiosity usou um novo sistema de pouso. Nos segundos finais, foguetes foram disparados, permitindo que a espaçonave pairasse enquanto uma corda – um skycrane – baixou o rover até a empoeirada superfície marciana. Este novo sistema demonstrou a entrega de uma carga útil pesada a Marte e abriu o caminho para missões maiores.
Mais recentemente, o rover Perseverance, que pousou no início de 2021, usou o confiável skycrane, bem como duas tecnologias mais avançadas. Esses novos recursos, que utilizaram imagens ao vivo tiradas de suas câmeras, possibilitaram uma aterrissagem mais precisa, confiável e segura.
Zhurong: o ‘deus do fogo’
O pouso do rover chinês Tianwen-1 é a próxima missão a Marte. A ambiciosa missão tem componentes de órbita, aterrissagem e perambulação – a primeira missão a incluir todos os três em sua primeira tentativa. Ele já está circulando o planeta vermelho desde que entrou na órbita de Marte em 24 de fevereiro e tentará pousar seu rover Zhurong – que significa “deus do fogo” – em meados de maio.
Em tamanho, Zhurong fica entre o Espírito e a Perseverança e carrega seis equipamentos científicos. Após o pouso, Zhurong pesquisará os arredores para estudar o solo, a geomorfologia e a atmosfera de Marte, e procurará por sinais de gelo de água subterrâneo.
Tradicionalmente, as autoridades chinesas não revelam muitas informações antes do evento. No entanto, com base em uma visão geral da missão por alguns pesquisadores chineses, sabemos a sequência de pouso que a espaçonave tentará seguir.
Em 17 de maio, Zhurong – protegido por um aeroshell (uma concha protetora que envolve a espaçonave que inclui o escudo térmico) – entrará na atmosfera a uma velocidade de 4 km / s [cerca de 9.000 mph]. Quando ele desacelerar o suficiente, os pára-quedas serão lançados. Na última fase da sequência, foguetes com motores de empuxo variável serão utilizados para posterior desaceleração.
Em contraste com sua contraparte americana, Tianwen-1 empregará duas tecnologias confiáveis: um telêmetro a laser para descobrir onde está em relação ao terreno marciano e um sensor de microondas para determinar sua velocidade com mais precisão. Eles serão usados para correção de navegação durante sua fase de descida de pára-quedas. Durante a fase de descida motorizada no final, imagens ópticas e Lidar ajudarão na detecção de perigo.
Pouco antes do toque, uma sequência automatizada de evasão de obstáculos começará para um pouso suave. Se a missão for bem-sucedida, a China será o primeiro país a pousar um rover em Marte em sua primeira tentativa. Poucos dias depois, Zhurong estará pronto para explorar a superfície.
Publicado em 08/05/2021 19h01
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