No flanco norte cor de ferrugem de um dos maiores vulcões da Terra, um instrumento do tamanho de uma mochila monitora nossa atmosfera e, ao mesmo tempo, ajuda a preparar o terreno para uma possível exploração humana de outros mundos.

Projetado e construído no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, o instrumento rastreia os níveis de metano e dióxido de carbono, dois gases cruciais para estudar a química da atmosfera da Terra. Portátil e quase independente, a unidade pode representar o início de uma rede global de baixo custo para fornecer monitoramento atmosférico mesmo em locais de difícil acesso.

Recentemente, uma equipe de Goddard implantou o instrumento para testes de campo no alto de Mauna Loa, em uma região remota considerada um local analógico para Marte. Lá, o instrumento está sendo mantido pela tripulação que vive no habitat conhecido como HI-SEAS - abreviação de Hawai'i Space Exploration Analog and Simulation, um projeto financiado pela NASA executado pela Universidade do Havaí em Manoa para ajudar a se preparar para a possibilidade de missões de longa duração na superfície de outros planetas ou luas.

"A parceria com a HI-SEAS nos dá uma oportunidade única de testar o desempenho de nosso instrumento e, ao mesmo tempo, para ajudar a treinar a equipe para manter e operar equipamentos sob condições desafiadoras semelhantes às que os exploradores enfrentariam, "disse a cientista Goddard Emily Wilson, quem desenvolveu o instrumento.

Chamado de radiômetro heteródino a laser miniaturizado, ou mini-LHR, o instrumento mede a quantidade total de metano e dióxido de carbono na coluna atmosférica, que é essencialmente uma linha reta do solo ao topo da atmosfera. O sistema é passivo, coletando apenas luz solar, e nada sai da unidade - nem mesmo luz dispersa. O instrumento tem sensibilidades tão baixas quanto 1 parte por milhão para dióxido de carbono e 10 partes por bilhão para metano.

Dentro da unidade, a luz do sol se mistura com um feixe de laser em uma técnica semelhante à maneira como um receptor de rádio FM opera. Em vez de uma antena, o instrumento está equipado com um telescópio. Para aumentar sua sensibilidade a sinais fracos, o mini-LHR carrega um minúsculo laser infravermelho, como aqueles usados ​​nas telecomunicações.

Os gases atmosféricos são identificados pela absorção de luz em comprimentos de onda infravermelhos específicos; o padrão de cada gás é tão único quanto uma impressão digital. Agora mesmo, o instrumento monitora dióxido de carbono e metano, mas pode ser configurado para rastrear monóxido de carbono e vapor de água, também.

Jacob Bleacher de Goddard, um geólogo planetário colaborando com Wilson, prevê um momento em que instrumentos como este podem ser implantados na superfície de outro mundo.

"Prevemos a necessidade de pacotes de instrumentos projetados para monitoramento ambiental em e ao redor de locais de pouso humanos em Marte ou outras superfícies planetárias, "disse Bleacher." Para preservar nossa capacidade de conduzir pesquisas nesses locais, precisaremos estabelecer como era o ambiente antes da chegada dos humanos e monitorá-lo durante todo o tempo em que os humanos estiverem presentes. "

Wilson fez parceria com Bleacher para desenvolver um protocolo para treinar a tripulação do HI-SEAS para usar o mini-LHR. Bleacher também conduzirá estudos de acompanhamento para avaliar a eficácia do treinamento HI-SEAS.

A parte desafiadora do treinamento foi que a equipe de Wilson não conseguiu se encontrar ou falar com a equipe do HI-SEAS pessoalmente. Isso porque a missão de habitat de 8 meses exige que a tripulação viva o tipo de ambiente confinado, estilo de vida regimentado que os futuros astronautas de Marte podem experimentar. Eles realizam pesquisas científicas e trabalho de campo geológico enquanto gerenciam cuidadosamente o consumo de alimentos, água e energia. A equipe de seis pessoas come, dorme e funciona em uma cúpula que tem cerca de 1, 200 pés quadrados de área útil - o equivalente aproximado de um apartamento de dois quartos.

A equipe conduz todas as comunicações por e-mail, com mensagens com atraso de 20 minutos para simular o tempo de viagem entre a Terra e Marte, ou através de um link de vídeo semelhante ao usado para a Estação Espacial Internacional. Sempre que a tripulação sai do habitat, eles usam ternos de corpo inteiro, incluindo capacetes e luvas.

A decisão de não treinar a equipe do HI-SEAS para operar o mini-LHR antes do início da missão foi intencional.

"Estadas humanas de longa duração em Marte provavelmente envolverão situações em que a tripulação gostaria de usar o hardware disponível para eles de novas maneiras ou para novos propósitos, "disse Bryan Caldwell, o gerente de projeto HI-SEAS. "O treinamento adicional teria que ser feito remotamente em uma situação como essa."

Pelo menos uma vez por semana agora, os membros da equipe se vestem e caminham quatrocentos metros através de uma extensão de lava solidificada espalhada por rochas para verificar o instrumento de Wilson e fazer o download dos dados em um stick de memória. Para tornar possível fazer isso usando luvas grossas, A. J. DiGregorio, um membro da equipe de Wilson, equipou a unidade com uma tela de toque e caneta, semelhantes aos blocos de assinatura usados ​​nas filas de check-out das lojas.

Depois do EVA, ou atividade extraveicular, é feito, os membros da equipe retornam ao habitat e carregam os dados para compartilhar com a equipe de Wilson. Até aqui, Wilson está satisfeita com os dados que viu, e logo ela começará a comparar as leituras com outros conjuntos de dados, como as medições de dióxido de carbono feitas em Mauna Loa desde 1958.

Enquanto isso, A equipe de Wilson continua a se concentrar na miniaturização dos componentes do mini-LHR. Seu objetivo é implantar uma rede de instrumentos, primeiro na Terra e depois, Nós vamos, até o céu não é o limite.