p Quando os astronautas da Apollo pousaram na Lua, eles trouxeram dispositivos chamados retrorefletores, que são essencialmente pequenas matrizes de espelhos. O plano era que os cientistas da Terra apontassem lasers para eles e calculassem o tempo que os feixes demorariam para retornar. Isso forneceu medições excepcionalmente precisas da órbita e forma da Lua, incluindo como mudou ligeiramente com base na atração gravitacional da Terra. p A pesquisa com esses retrorrefletores lunares da era Apollo continua até hoje, e os cientistas querem realizar experimentos semelhantes em Marte. Rover Perseverance da NASA - programado para pousar no Planeta Vermelho em 18 de fevereiro 2021 - carrega o Laser Retroreflector Array (LaRA) do tamanho da palma da mão. Há também um pequeno a bordo do módulo de aterrissagem InSight da agência, chamado Laser Retroreflector for InSight (LaRRI). E um retrorrefletor estará a bordo do rover ExoMars da ESA (Agência Espacial Européia), que será lançado em 2022.

p Embora não haja atualmente nenhum laser em andamento para esse tipo de pesquisa de Marte, os dispositivos são voltados para o futuro:refletores como esses podem um dia permitir que os cientistas conduzam o que é chamado de pesquisa de alcance a laser para medir a posição de um rover na superfície marciana, testar a teoria da relatividade geral de Einstein, e ajudar a tornar os pousos futuros no Planeta Vermelho mais precisos.

p "Retrorefletores a laser são brilhantes, marcadores de posição pontuais, "disse Simone Dell'Agnello, que liderou o desenvolvimento de todos os três retrorefletores no Instituto Nacional de Física Nuclear da Itália, que construiu os dispositivos em nome da Agência Espacial Italiana. "Por serem simples e livres de manutenção, eles podem funcionar por décadas. "

p Uma caixa de espelhos

p Os dispositivos funcionam como um refletor de bicicleta, refletindo a luz de volta na direção de sua fonte. LaRA da Perseverança, por exemplo, é uma cúpula de 2 polegadas de largura (5 centímetros de largura) salpicada com orifícios de meia polegada contendo células de vidro. Em cada célula, três faces espelhadas são posicionadas em ângulos de 90 graus uma da outra, de modo que a luz que entra nos orifícios é direcionada de volta exatamente na mesma direção de onde veio.

p LaRA é muito menor do que os retrorrefletores da lua. Os primeiros, entregue pelas missões Apollo 11 e 14, são aproximadamente do tamanho de um monitor de computador típico e incorporados com 100 refletores; os entregues pela Apollo 15 são ainda maiores e incorporados com 300 refletores. Isso porque os lasers precisam viajar tanto quanto 478, 000 milhas (770, 000 quilômetros) para a Lua e de volta. Pela viagem de volta, os feixes são tão fracos, eles não podem ser detectados pelo olho humano.

p Os feixes que o LaRA do Perseverance e o LaRRI do InSight foram construídos para refletir teriam, na verdade, uma jornada muito mais curta, apesar de Marte estar a cerca de 249 milhões de milhas (401 milhões de quilômetros) de distância em seu ponto mais distante da Terra. Em vez de viajar para a frente e para trás da Terra, o que exigiria retrorrefletores enormes, os feixes de laser precisariam apenas viajar para frente e para trás de um orbitador de Marte futuro equipado com um laser apropriado.

p Iluminando a ciência

p Esse orbitador poderia determinar a posição precisa de um retrorrefletor na superfície marciana. E como o Perseverance será móvel, pode fornecer vários pontos de referência. Enquanto isso, a posição do orbitador também seria rastreada da Terra. Isso permitiria aos cientistas testar a teoria da relatividade geral de Einstein, como fizeram com retrorefletores na lua. A órbita de cada planeta é muito influenciada pela curva do espaço-tempo criada pela grande massa do Sol.

p "Este tipo de ciência é importante para entender como a gravidade molda nosso sistema solar, todo o universo, e, finalmente, os papéis da matéria escura e da energia escura, "Dell'Agnello observou.

p No caso do módulo de aterrissagem InSight, que pousou em 26 de novembro, 2018, a ciência de varredura a laser também pode ajudar na missão central da espaçonave de estudar o interior profundo de Marte. O InSight depende de um instrumento de rádio para detectar diferenças sutis na rotação do planeta. Ao aprender com o instrumento como o planeta oscila ao longo do tempo, os cientistas podem finalmente determinar se o núcleo de Marte é líquido ou sólido.

p E se a equipe de ciência pudesse usar o retrorrefletor da sonda, eles poderiam obter dados de posicionamento ainda mais precisos do que os fornecidos pelo rádio do InSight. O LaRRI também pode detectar como o terreno do InSight muda ao longo do tempo e em que direção, revelando como a crosta marciana se expande ou contrai.

p Melhores pousos em Marte

p Os pousos em Marte são difíceis. Para ajudar a levar Perseverança à superfície com segurança, a missão contará com navegação relativa ao terreno, uma nova tecnologia que compara imagens tiradas durante a descida a um mapa de bordo. Se a nave espacial se aproximar muito do perigo (como um penhasco ou dunas de areia), ele pode se desviar.

p Mas em um evento de missão crítica, você nunca pode ter muitos backups. Futuras missões avançando em direção à superfície do Planeta Vermelho poderiam usar a série de pontos de referência de retrorrefletores a laser como uma verificação no desempenho de seus sistemas de navegação relativa ao terreno - e talvez até mesmo aumentar sua precisão para alguns centímetros. Quando a diferença entre pousar com sucesso perto de uma formação geológica atraente ou escorregar pela encosta íngreme da parede de uma cratera pode ser medida em meros pés, retrorrefletores podem ser críticos.

p "O alcance do laser pode abrir novos tipos de exploração de Marte, "Dell'Agnello disse.

p Mais sobre a missão

p Um dos principais objetivos da missão do Perseverance em Marte é a astrobiologia, incluindo a busca por sinais de vida microbiana ancestral. O rover também caracterizará o clima e a geologia do planeta, pavimentar o caminho para a exploração humana do Planeta Vermelho, e seja a primeira missão planetária a coletar e armazenar rochas e regolitos marcianos (rochas quebradas e poeira). Missões subsequentes, atualmente sob consideração pela NASA em cooperação com a Agência Espacial Europeia, enviaria espaçonaves a Marte para coletar essas amostras em cache da superfície e devolvê-las à Terra para uma análise aprofundada.

p Gerenciado para NASA pelo JPL, uma divisão da Caltech em Pasadena, Califórnia, o rover Mars 2020 Perseverance faz parte de um programa maior que inclui missões à Lua como uma forma de se preparar para a exploração humana do Planeta Vermelho. Acusado de retornar astronautas à Lua até 2024, A NASA estabelecerá uma presença humana sustentada na Lua e em torno dela em 2028 por meio dos planos de exploração lunar Artemis da NASA.