Enquanto a Nasa, a Agência Espacial Europeia (ESA) e a China, planejam missões de elevado custo para recolher amostras de Marte, há um número crescente de pesquisadores buscando maneiras novas e mais baratas para exploração do Planeta Vermelho.
Seja por meio de helicópteros aprimorados ou pousadores e orbitadores mais em conta, eles dizem que é hora de criar uma gama de novas maneiras de coletar mais dados de uma variedade de lugares existentes em Marte.
Bethany Ehlmann, uma cientista planetária do Instituto de Tecnologia da Califórnia, em Pasadena, nos EUA, compartilha desse intuito. “Marte, assim como a Terra, é diverso. Diferentes locais capturam diferentes sinais ambientais”, disse ela em entrevista ao site Space. “Há muita exploração a fazer”, acrescentou, citando a possibilidade de visitar locais incríveis e exóticos que as espaçonaves fotografaram da órbita, como o sistema de cânions Valles Marineris e as calotas polares marcianas.
“Um sistema tão complicado como Marte requer amplitude e profundidade”, afirmou Ehlmann. “E isso significa encontrar novas maneiras de explorar em vários locais, reduzindo o preço por missão por meio de tecnologia ou novos paradigmas programáticos e colaborações. Imagine meia dúzia exploradores móveis de Marte, operados por universidades de todo o país. Isso deixaria os alunos entusiasmados com as carreiras em ciência e engenharia”, acredita a pesquisadora.
Muito dinheiro envolvido na exploração de Marte pela Nasa
Depois de décadas de exploração do planeta, “muitas das questões importantes que permanecem só podem ser respondidas com botas no solo, sejam essas botas robóticas ou humanas”, disse Ehlmann.
De acordo com Robert Lillis, diretor associado de Ciência Planetária e Astrobiologia do Laboratório de Ciências Espaciais da Universidade da Califórnia, a Nasa sempre foi uma agência muito avessa ao risco. “Isso é completamente compreensível, uma vez que os dólares dos contribuintes estão sendo gastos”, declarou.
Lillis aponta o programa de Pequenas Missões Inovadoras para Exploração Planetária (SIMPLEx) da agência como um “esforço ousado” para facilitar a ciência planetária de primeira linha por uma fração do custo de uma missão de descoberta típica.
O programa Discovery da Nasa apoia esforços de exploração ambiciosos, mas de custo relativamente baixo. O limite de custo atual para uma missão Discovery é de cerca de US$500 milhões.
“SIMPLEx também é um projeto pioneiro na investigação da compensação entre custo e risco”, disse Lillis. “Por exemplo, a missão Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (EscaPADE) é um empreendimento SIMPLEx, que promete uma ótima relação custo benefício em termos de ciência por dólar”, explicou Lillis, que é o principal investigador do EscaPADE. O custo total dessa missão a Marte, projetada para chegar à órbita do Planeta Vermelho em 2026, está estimado em menos de US$80 milhões.
Segundo Lillis, as sondas gêmeas EscaPADE fornecerão uma perspectiva estéreo única para o sistema altamente complexo da atmosfera superior de Marte. “Nossas duas espaçonaves – Azul e Ouro – nos fornecerão dois pares de olhos, permitindo-nos, pela primeira vez, compreender a resposta em tempo real dos padrões de perda atmosférica de Marte às rajadas e vendavais eletromagnéticas do vento solar do planeta”, disse ele.
Ainda de acordo com o cientista, adotar abordagens “NewSpace” para o desenvolvimento de espaçonaves permitirá que constelações de pequenos satélites explorem e monitorem a atmosfera marciana com fidelidade e cobertura sem precedentes. “Seremos capazes de ver todas as partes do planeta em todos os momentos do dia, desde a superfície até a alta atmosfera”.
Lillis acrescentou que esse tipo de “consciência situacional” será crucial para proteger futuros exploradores humanos, de duas maneiras principais.
Primeiramente, uma melhor caracterização da pressão do ar próximo à superfície e do vento permite uma entrada, uma descida e uma aterrissagem mais seguras. Em segundo lugar, o monitoramento do tempo permitirá uma previsão do tempo precisa por meio da assimilação de dados.
JPL estuda dispositivo de pouso de energia de alto impacto em Marte
“Quando falamos sobre a previsão do tempo em Marte ser importante para a segurança dos exploradores, estamos falando sobre tempestades de poeira, regionais ou globais”, disse Lillis. “Tempestades de poeira reduzem a geração de energia solar e a visibilidade”.
Uma nova tecnologia para pousar em Marte de maneira barata e segura é o conceito de Dispositivo de Pouso de Energia de Alto Impacto (SHIELD), agora em estudo no Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da Nasa, no sul da Califórnia. “O SHIELD é basicamente um módulo de pouso e um amortecedor”, disse Louis Giersch, o investigador principal do SHIELD.
“Não será capaz de colocar uma espaçonave como o rover Perseverance na superfície, mas pode permitir que os cientistas estudem mais da superfície marciana enquanto viajam com missões maiores da Nasa”, acrescentou Giersch. “Ainda estamos avaliando quais tipos de instrumentos científicos fazem sentido, mas sensores meteorológicos, câmeras e espectrômetros de massa estão todos na prancheta”.
Segundo Giersch, o objetivo do SHIELD é reduzir os custos da aterrissagem de Marte em uma ordem de magnitude, tornando viável um amplo conjunto de missões em potencial. Por exemplo, a tecnologia poderia permitir que a Nasa pousasse dezenas de robôs individuais em um período de tempo relativamente curto, pontilhando o planeta com sondas.
Giersch disse ainda que o SHIELD colocará mais limitações nas cargas úteis científicas em relação às plataformas de exploração de Marte convencionais. “As cargas úteis científicas precisarão ser ainda mais compactas e robustas”, disse ele, “mas com o benefício previsto de acesso mais frequente à superfície marciana como resultado do custo de missão reduzido”.
Nathan Barber, engenheiro de sistemas do SHIELD no JPL, acredita que a oportunidade de acesso frequente de baixo custo a Marte está aí. “Essa porta foi aberta quando os cubos A e B do Mars Cube One (MarCO), apelidados de EVE e WALL-E, completaram um sobrevoo bem-sucedido em Marte em novembro de 2018. A dupla, que custou apenas US$18,5 milhões para o JPL construir e operar, engatou um passeio com a sonda InSight Mars da Nasa.
“O SHIELD pode ser entregue como um único módulo de pouso ou muitos em um único lançamento. Um módulo de pouso de baixo custo como o SHIELD pode permitir medições pela primeira vez ou exploração de pioneiros, como informações de aterramento que são críticas para missões maiores e mais caras”, explicou Barber.
“O aumento do acesso ao espaço é empolgante, porque significa mais oportunidades para a ciência em Marte. Se uma nova classe de missões interplanetárias de baixo custo viesse a ser concretizada, ela fomentaria um conjunto ainda mais diverso de investigações e forneceria uma oportunidade para muitos novos cientistas e engenheiros em início de carreira”, acrescentou.
Barber afirmou ainda que “missões de espaçonaves menores e de custo mais baixo poderiam fornecer ciência de classe decadal em paralelo à campanha de retorno de amostra a Marte”.
Para o cientista, a mudança de paradigma em capacidade e custo pode ser atribuída a muitos fatores, “desde uma redução de ordem de magnitude no custo de lançamento, possibilitada por rideshare e pequenos veículos de lançamento emergentes, até a fabricação de instrumentos científicos capazes de alta precisão e/ou fundamentalmente novas medidas”.
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No entanto, outra ideia de investigação futura de Marte já foi reforçada pelos vários voos do helicóptero Ingenuity da Nasa. E o que vem a seguir? “O Ingenuity foi além do que poderíamos ter imaginado”, disse Shannah Withrow-Maser, líder de sistemas de veículos de helicópteros da Mars Science no Ames Research Center da Nasa, no Vale do Silício. “Cada voo está nos ensinando mais e mais e abrindo portas para futuros conceitos de missão”, disse ela.
Uma ideia que está se infiltrando é um helicóptero de sobrevoo de Marte mais avançado, “um dispositivo hexacóptero que pode transportar cargas úteis maiores e viajar distâncias mais longas do que o Ingenuity”, segundo Withrow-Maser. Ela disse que essa abordagem do Mars Science Helicopter está tomando forma graças aos momentos de aprendizado fornecidos pelos dados do Ingenuity, que são baixados e avaliados após cada voo.
“Você fica um pouco prendendo a respiração toda vez que o Ingenuity voa”, disse Withrow-Maser. “Estamos fazendo um voo de cada vez. Ele excede em muito os limites do que foi projetado e testado aqui na Terra”.
“Somos capazes de fazer coisas muito legais com helicópteros”, declarou Withrow-Maser, “decolando de qualquer lugar e também pairando sobre objetos de interesse”.
Agora está sendo avaliada uma futura implantação no ar de um hexacóptero, que seria liberado no meio do processo de entrada, descida e pouso. Potencialmente, uma variedade de características de Marte que são difíceis ou impossíveis de serem exploradas pelos rovers poderiam ser pesquisadas – por exemplo, calotas polares, penhascos verticais e vulcões de lama.
A nave também pode passar sobre as intrigantes listras escuras marcianas conhecidas como linhas de declive recorrentes, que podem ser sinais de atividade de água líquida. Um hexacóptero também pode ajudar a mapear perfis verticais da atmosfera ou mesmo mergulhar em aberturas de tubos de lava.
“A comunidade está apenas começando a ter uma ideia do que pode ser feito com a exploração aeroespacial”, disse Withrow-Maser. “Um helicóptero nos permite ir muito mais longe e mais rápido. As novas plataformas de veículos podem ser um catalisador para todos os tipos de ciência. Acho que estamos em uma boa posição para poder tirar proveito de quaisquer oportunidades que surjam em nosso caminho”.
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