Rovers presos no espaço? Entenda o erro que a NASA quer evitar

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Rovers espaciais são veículos utilizados para explorar outros planetas e astros do nosso sistema solar. Mas o que acontece se, depois de viajar da Terra até outro planeta, ele ficar preso e não conseguir se locomover?

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Os engenheiros aqui na Terra têm trabalho extra. Eles atuam como um “guincho virtual”, emitindo diferentes comandos para mover suas rodas ou reverter sua rota, em um esforço delicado e demorado para libertá-lo. Afinal, uma missão espacial multimilionária não pode ser interrompida.

*Em 2009, o rover Spirit ficou permanentemente preso em Marte (Imagem: Alex Terentii/Shutterstock)*

Para evitar esses entraves, um grupo de engenheiros mecânicos da Universidade de Wisconsin–Madison analisou a forma como os rovers são testados na Terra, por meio de simulações computacionais. E identificou um problema: os testes atuais não consideram o efeito da falta de gravidade nos solos de outros planetas.

Como os testes são feitos atualmente?

A forma como os testes eram realizados levava a conclusões excessivamente otimistas sobre o comportamento dos rovers em missões extraterrestres. O procedimento padrão dos testes consistia em:

Objetivo inicial: compreender com precisão como um rover se moveria em superfícies extraterrestres sob baixa gravidade, para evitar que ficasse preso em terrenos macios ou áreas rochosas.

Consideração da gravidade lunar: levava-se em conta que a gravidade da Lua é seis vezes mais fraca do que a da Terra.

Criação de protótipos: os pesquisadores construíam protótipos com um sexto da massa do rover real, simulando as condições lunares.

Testes em desertos terrestres: esses protótipos eram testados em desertos, observando-se como se moviam na areia para prever seu desempenho na Lua.

*Imagens das simulações feitas pela equipe de engenharia da Universidade de Wisconsin–Madison*
*(Imagem: Journal of Field Robotics)*

A metodologia ignorava um fator importante: a influência da gravidade terrestre sobre a areia do deserto. Na Terra, a gravidade torna a areia mais rígida e estável, o que oferece mais suporte às rodas dos rovers. Já na Lua, a superfície é mais “fofa” e instável, o que reduz a tração e pode comprometer a mobilidade dos veículos.

A equipe detalhou recentemente suas descobertas no Journal of Field Robotics.

Leia mais:

Resultados

A principal conclusão das simulações realizadas pela equipe de engenharia mostra que a gravidade da Terra puxa a areia com muito mais força do que a gravidade em Marte ou na Lua. Na Terra, a areia é mais rígida e oferece mais suporte — reduzindo a chance de ela se mover sob as rodas do veículo. Mas a superfície da Lua é mais “fofa” e, portanto, se desloca com mais facilidade — o que significa que os rovers têm menos tração, dificultando sua mobilidade.

Em entrevista para o Tech Explore, Dan Negrut, professor de engenharia mecânica da UW–Madison, que liderou a pesquisa, explica:

Em retrospecto, a ideia é simples: precisamos considerar não apenas a força gravitacional sobre o rover, mas também o efeito da gravidade sobre a areia para ter uma visão mais precisa de como o rover se comportará na Lua. Nossas descobertas destacam o valor do uso de simulações baseadas em física para analisar a mobilidade de rovers em solos granulares.
Dan Negrut

*Gráficos comparam resultados das simulações e de testes com protótipos*
*(Imagem: Journal of Field Robotics)*

A descoberta dos pesquisadores surgiu durante um projeto financiado pela NASA para simular o rover VIPER, planejado para uma missão lunar.

A equipe utilizou o Project Chrono, um motor de simulação física de código aberto desenvolvido na UW–Madison em colaboração com cientistas da Itália. O Chrono permite a modelagem rápida e precisa de sistemas mecânicos. O sistema tem sido usado por diferentes organizações para análise de sistemas mecânicos complexos, como relógios mecânicos de precisão e tanques militares.

O Project Chrono é gratuito e está disponível publicamente para uso irrestrito em todo o mundo.