A sonda de Marte chinesa: como Zhurong tentará pousar no planeta vermelho

11.05.2021 - The Conversation

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A sonda de Marte chinesa: como Zhurong tentará pousar no planeta vermelho
Selfie da missão Mars 2020 com o rover Perseverance e o helicóptero Ingenuity (Imagem do Domínio Público/NASA - https://mars.nasa.gov/resources/25790/perseverances-selfie-with-ingenuity/)

Nos primeiros meses de 2021 a atmosfera marciana ficou agitada com a chegada dos novos visitantes da Terra. A primeira a chegar foi a sonda Hope, da Agência Espacial dos Emirados Árabes Unidos, com a sonda chinesa Tianwen-1 entrando em órbita em seguida.

Mais recentemente, a Nasa pousou em Marte o maior rover (veículo geológico) de todos os tempos e seu companheiro, um engenhoso helicóptero, ambos estabelecendo novos marcos desde então.

O próximo visitante do planeta será a sonda da missão Tianwen-1, que tentará alcançar a superfície de Marte em meados de maio. Para entrar na atmosfera do planeta, será utilizada uma técnica ligeiramente diferente de missões anteriores.

A aterrissagem em Marte é notoriamente perigosa – mais missões falharam do que tiveram sucesso. Um pouso bem-sucedido requer que a entrada na atmosfera seja em velocidades muito altas e, em seguida, que a espaçonave desacelere da maneira correta conforme se aproxima do local de pouso.

Essa fase da missão, conhecida como “entrada, descida e pouso”, é a mais crítica. Missões anteriores utilizaram muitas formas diferentes de entrada na atmosfera marciana.

O aperfeiçoamento desse processo ocorreu pela experiência de retornar espaçonaves à Terra. Embora a Terra possua uma atmosfera bastante diferente de Marte, os princípios permanecem os mesmos.

Uma espaçonave orbitando um planeta se moverá muito rápido para se manter atrelada a essa órbita. Mas se a espaçonave entrasse em uma atmosfera em alta velocidade, mesmo uma tão fina como a de Marte, pegaria fogo. Qualquer coisa que entre na atmosfera precisa ser desacelerada significativamente e se livrar do calor gerado durante esta breve viagem. Existem diversas formas de fazer isso.

As espaçonaves são protegidas do calor gerado durante a entrada na atmosfera utilizando escudos térmicos. No passado, várias missões utilizaram técnicas como a absorção de calor – realizada por meio de um revestimento isolante que reflete o calor de volta na atmosfera – ou a ablação – pela queima do material do escudo.

Do Programa Apollo da década de 1960 à  mais recente espaçonave Dragon da SpaceX, essas técnicas têm sido utilizadas com sucesso e funcionam muito bem para a Terra. Mas quando se trata de Marte, os engenheiros precisam empregar algumas medidas adicionais.

Pouso 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 até atingir sua órbita alvo. Essa técnica também pode ser utilizada para abaixar a órbita da espaçonave antes da entrada atmosférica da sonda.

Toda a manobra ocorre durante alguns meses e não precisa de equipamentos adicionais –um modo eficiente de conservar combustível. Por utilizar a camada superior da atmosfera do planeta para aplicar os freios, esta manobra é chamada de aerofrenagem. A aerofrenagem tem sido utilizada em várias missões à Marte, incluindo ExoMars Trace Gas Orbiter e a Mars Reconnaissance Orbiter.

A aerofrenagem pode diminuir significativamente a velocidade da espaçonave, mas para missões com pouso de rover isso fica mais complicado. Em Marte, a densidade atmosférica é de somente 1% da Terra e não há oceanos para que a espaçonave possa cair com segurança. Apenas o formato arredondado da espaçonave não é suficiente para reduzir a velocidade.

Lançamento da missão Mars 2020 na Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, Flórida, às 11:50 no horário local, em 30 de julho de 2020 / NASA/Joel Kowsky – https://www.flickr.com/photos/nasahqphoto/50169626668/in/photostream/ Domínio Público

Anteriormente, as missões bem-sucedidas utilizavam medidas adicionais. A sonda Mars Pathfinder utilizou paraquedas para desacelerar, enquanto contava com um sistema exclusivo de airbag que entrou em ação nos segundos finais para absorver o impacto da aterrisagem. Os robôs 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 cabos desciam o rover até a empoeirada superfície marciana – manobra chamada de “skycrane” (em tradução literal, “guindaste no céu”). Esse novo sistema demonstrou a entrega de um veículo de lançamento pesado em Marte e pavimentou o caminho para missões muito maiores.

Mais recentemente, o rover Perseverance, que pousou no início de 2021, usou a confiável manobra skykrane, 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’

A aterrissagem do rover chinês de Tianwen-1 é a próxima missão a Marte. A missão ambiciosa possui componentes de órbita, aterrissagem e perambulação – a primeira missão a incluir 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 Spirit e o Perseverance e carrega seis equipamentos científicos. Depois de aterrissar, Zhurong pesquisará os arredores para estudar o solo, a geomorfologia e a atmosfera de Marte, e procurará por sinais de água congelada no subterrâneo.

Tradicionalmente, as autoridades chinesas não revelam muitas informações antes do evento. No entanto, com base em uma visão geral antecipada da missão, conforme 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 e inclui o escudo térmico) – entrará na atmosfera a uma velocidade de 4 km/s. Quando ele desacelerar o suficiente, os paraquedas serão lançados. Na última fase da sequência, foguetes com motores de impulso variáveis serão utilizados para posterior desaceleração.

Em contraste ao seu equivalente americano, Tianwen-1 empregará duas tecnologias confiáveis – um telêmetro a laser para descobrir sua localização no terreno marciano e um sensor de micro-ondas para determinar sua velocidade com mais precisão. Essas tecnologias serão utilizadas para corrigir a navegação durante a fase de descida de paraquedas. Durante a fase de descida motorizada no final, imagens ópticas e de tecnologia Lidar ajudarão na detecção de perigo.

Pouco antes do pouso, uma sequência automatizada de evasão de obstáculos começará para uma aterrissagem suave. Se a missão for bem-sucedida, a China será o primeiro país a pousar um rover em Marte na sua primeira tentativa. Alguns dias depois disso, Zhurong estará pronto para explorar a superfície.


Traduzido do inglês por Gardenia G. Souza / Revisado por Heloísa Dalcy

Categorias: Ciência e Tecnologia, Internacional
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