O InSight está entrando em um pouso em Marte. A espaçonave fará sua aproximação e aterrissar através de um método testado e comprovado, mas mesmo que a NASA tenha feito isso antes, dúzias de coisas precisam estar exatamente certas durante a entrada, descida e aterrissagem (EDL) para que o InSight chegue com segurança na superfície do Planeta Vermelho.
Às 14h47, na segunda-feira, 26 de novembro, o módulo InSight atingirá o topo da atmosfera marciana, cerca de 125 quilômetros acima da superfície, viajando a 5, 5 quilômetros por segundo (12.000 mph). O escudo de calor de sílica ablativo da nave subirá a uma temperatura de mais de 1.500 graus Celsius - quente o suficiente para derreter o aço. Cerca de três minutos e meio após a entrada atmosférica, a espaçonave ainda estará correndo em direção ao solo em velocidades supersônicas. Um pára-quedas será utilizado para desacelerar o máximo possível, o escudo térmico será lançado e a espaçonave começará a procurar o solo com um radar. Cerca de seis minutos depois de atingir a atmosfera, a sonda se separará de seu casco traseiro - ainda viajando a cerca de 180 km / h - e disparará seus foguetes retrô para trazê-lo até o fim, voltando um minuto depois.
Se tudo der certo - enquanto engenheiros monitoram telas de controle durante os “sete minutos de terror”, incapazes de dirigir a nave distante em tempo real - o InSight vai parar na Elysium Planitia na segunda-feira após o Dia de Ação de Graças e se preparar para começar a estudar sismologia e calor interno de Marte. A NASA pode se consolar com o fato de que tais aterrissagens foram bem-sucedidas no passado, mas quando você está tentando pousar uma embarcação a milhões de quilômetros de distância, é impossível se preparar para qualquer eventualidade.
(Emily Lakdawalla para a Sociedade Planetária) Sempre que um pouso de Marte se aproxima, os fãs do espaço obtêm um punhado de estatísticas. Antes do pouso do Curiosity, “mais da metade de todas as missões de Marte falharam.” Antes do lançamento do ExoMars da Europa, “mais missões falharam: 28 fracassos em comparação com 19 sucessos.” Depois do ExoMars, o orbitador conseguiu, mas seu lander não ( pelo menos, não inteiramente): “Das cerca de uma dúzia de missões robóticas de lander e rover lançadas a Marte, apenas sete conseguiram.”
As estatísticas são dramáticas, mas a história que contam é um pouco datada. Houve uma série espetacular de fracassos na última parte do século XX - as perdas de Marte 96, Mars Observer, Mars Climate Orbiter e Mars Polar Lander ainda arrasam. Mas enquanto a Rússia nunca alcançou um sucesso completo em Marte, a NASA, a Agência Espacial Européia (ESA) e a Organização de Pesquisa Espacial da Índia (ISRO) têm todas as inserções orbitais em Marte desde o ano 2000. A China, a Índia e o Japão têm suas segundas missões vinculadas a Marte, e os Emirados Árabes Unidos planejam o primeiro, sem mencionar as ambições de várias entidades privadas.
As inserções orbitais de Marte tornaram-se relativamente rotineiras no século XXI, mas os desembarques em Marte ainda são algumas das mais difíceis missões do espaço profundo já tentadas. Os dois orbitadores bem-sucedidos da ESA incluíam pouquíssimos landers que nunca foram ouvidos após o pouso, embora a sonda Schiaparelli da ExoMars tenha devolvido dados quase todo o caminho até a superfície.
Três coisas fazem com que um pouso em Marte seja muito mais difícil do que um pouso lunar - ou um pouso na Terra, por sinal. Primeiro, ao contrário da lua, Marte está muito longe para qualquer ser humano que esteja no solo durante uma tentativa de pouso. O tempo que leva para um sinal viajar de Marte para a Terra e voltar nunca é inferior a nove minutos e geralmente é muito mais longo, então no momento em que podemos ouvir e responder a um sinal de que nossa espaçonave atingiu o topo da atmosfera, o resultado final, de uma forma ou de outra, já ocorreu.
O segundo problema é a atmosfera de Marte. Há muito e muito pouco. Na Terra, quando os astronautas e as cápsulas de amostra retornam do espaço, podemos proteger as espaçonaves atrás de proteções térmicas e usar a fricção de entrada atmosférica para retardar a nave hipersônica para velocidades subsônicas. Uma vez que a parte flamejante tenha acabado, podemos simplesmente abrir um pára-quedas para reduzir ainda mais a velocidade e a deriva para um toque suave (ou, pelo menos, de sobrevivência) na terra ou na água.
A atmosfera de Marte é espessa o suficiente para gerar uma entrada de fogo, exigindo um escudo de calor, mas é muito fino para um pára-quedas sozinho para retardar a entrada de uma espaçonave para uma velocidade de pouso segura. Quando Curiosity atingiu o topo da atmosfera de Marte em 2012, viajava a 5, 8 quilômetros por segundo (13.000 mph). Quando o escudo térmico fez tudo o que pôde, a espaçonave ainda estava correndo em direção ao solo a 400 metros por segundo (895 mph). O pára-quedas da curiosidade poderia diminuir a velocidade, mas apenas a 80 metros por segundo (179 mph). Bater no chão a essa velocidade não é sobrevivível, mesmo para um robô.
Em um mundo sem ar como a lua, escudos de calor não são necessários e os paraquedas não servem para nada. Mas não tenha medo, nós temos a tecnologia para aterrissagens lunares desde os anos 60: pegue alguns foguetes e os aponte para baixo, cancelando a velocidade da nave.
A atmosfera torna as coisas um pouco mais complicadas em Marte, no entanto. Com o movimento do ar como um fator adicional, os ventos imprevisíveis podem adicionar uma velocidade horizontal igualmente imprevisível a uma espaçonave descendente. Por esta razão, as regiões de pouso em Marte são obrigadas a ter baixos declives regionais. Ventos horizontais altos e declives altos poderiam colocar um lander muito mais longe ou mais perto do solo do que o esperado - e qualquer situação poderia significar um desastre.
Ilustração do lander InSight da NASA prestes a pousar na superfície de Marte. (NASA / JPL-Caltech) Portanto, um módulo de aterrissagem da Mars precisa de três tecnologias para alcançar a superfície: um escudo de calor, um paraquedas e retratrunhos supersimicamente implantáveis. As missões Viking a Marte em meados da década de 1970 foram preparadas com pára-quedas de lançamento de testes em foguetes suborbitais para verificar se eles poderiam inflar sem triturar em velocidades mais rápidas que o som. Todos os desembarques bem-sucedidos de Marte desde então (todos eles da NASA) contaram com pára-quedas com o legado Viking. Recentemente, a NASA trabalhou em um novo esforço para desenvolver tecnologias de desaceleração capazes de pousar espaçonaves mais pesadas do que as sondas Viking - um esforço que não foi, inicialmente, bem-sucedido, resultando em pára-quedas catastroficamente desfiados. (Testes mais recentes funcionaram melhor.)
Mantendo tudo isso em mente, o que sabemos sobre o que deu errado nos recentemente falhados terremotos de Marte? Para dois deles, Mars Polar Lander e Beagle 2, só podemos especular. A espaçonave não tinha capacidade de transmitir dados de telemetria em tempo real enquanto desciam. O fracasso da sonda polar de Marte ensinou à NASA uma lição importante: se quisermos aprender alguma coisa com nossos fracassos, precisamos coletar tantos dados quanto pudermos até o ponto de falha. Desde que o Mars Polar Lander colidiu com a superfície no final de 1999, todo lander de Marte, exceto o Beagle 2 da ESA, transmitiu dados a um orbitador que registrou sinais de rádio brutos para análise futura em caso de falha.
Hoje em dia, há muitos orbitadores em Marte, então podemos fazer ainda melhor do que isso. Há sempre um orbitador ouvindo e gravando o último sinal de rádio de um módulo, apenas em caso de desastre. E geralmente há um orbiter secundário que não apenas ouve o sinal, mas o decodifica e transmite a informação para a Terra o mais rápido que a viagem lenta de luz permitir. Esta transmissão de dados em “tubo curvo” nos deu a imagem em tempo real das tentativas de pouso em Marte.
Um mapa de Marte, mostrando os locais de todos os sete desembarques bem-sucedidos da NASA junto com o local de pouso da InSight na região plana de Elysium Planitia. (NASA) Quando a InSight for lançada, a Mars Reconnaissance Orbiter recorrerá à telemetria para futura dissecação se a tentativa falhar. Para obter dados em tempo real sobre o pouso, no entanto, a InSight trouxe dois pequenos companheiros: os Marco CubeSats, cada um com apenas um metro de comprimento. A espaçonave Mars Cube One é o primeiro CubeSats interplanetário. Se a nave tiver sucesso, o mundo receberá seus relatórios em tempo real sobre o pouso da InSight, e os pequenos robôs espaciais abrirão o caminho para viagens futuras, menores e mais baratas a Marte.
Mas por enquanto, todos os olhos estão no InSight. A Nasa pousou com sucesso em Marte sete vezes e, antes do final do mês, a agência espacial tentará chegar a oito.
Emily Lakdawalla é uma evangelista planetária da The Planetary Society e editora da publicação trimestral da sociedade, The Planetary Report. Seu novo livro é o design e engenharia de curiosidade: como o rover de Mars executa seu trabalho .
O design e a engenharia da curiosidade: como a Mars Rover realiza seu trabalho
Este livro descreve a máquina mais complexa já enviada para outro planeta: curiosidade. É um robô de uma tonelada com dois cérebros, dezessete câmeras, seis rodas, energia nuclear e um feixe de laser em sua cabeça. Ninguém entende como todos os seus sistemas e instrumentos funcionam. Essa referência essencial à missão Curiosity explica a engenharia por trás de todos os sistemas no rover, desde o jetpack com foguete até o gerador termoelétrico de radioisótopos até o sistema de manipulação de amostras extremamente complexo.
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