No outono de 2023, um rover dos EUA pousará no pólo sul da lua. Sua missão:explorar o gelo de água que os cientistas sabem que se esconde nas sombras lunares e que eles acreditam que poderia ajudar a sustentar os humanos que podem um dia explorar a lua ou usá-la como plataforma de lançamento para exploração espacial mais distante.
A NASA recentemente selecionou Kevin Lewis, professor associado do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Krieger School, que também trabalhou em missões em Marte, como co-investigador da missão. Usando parte do sistema de navegação do rover, ele planeja explorar a geologia do subsolo da lua de seu escritório em Olin Hall.

“Eu estive em outras missões de rover, mas em Marte, então sou um pouco novo na lua”, disse Lewis. "Vamos ver sombras que nunca viram o sol, muito menos foram vistas por humanos. Portanto, pode ser um tipo de superfície muito diferente do que vimos em outras fotos da superfície da lua."

Mais seco que um deserto

A maior parte da lua está completamente sem água. Isso se deve à forma como o satélite foi formado, em um impacto gigante entre a proto-Terra e um objeto do tamanho de Marte. As temperaturas eram altas o suficiente não apenas para derreter a rocha, mas também para vaporizá-la, fazendo com que uma nuvem de vapor de rocha orbitasse a Terra. O vapor eventualmente coalesceu para formar a lua.

Essas temperaturas também eram altas o suficiente para expulsar qualquer água, nem mesmo deixando vestígios apreciáveis ​​presos dentro das rochas do jeito que está na Terra. Mas com o tempo, meteoros e cometas contendo água gelada bombardearam a lua, enviando moléculas de gelo saltitando pela superfície lunar.

O ângulo do sol nos pólos da lua é íngreme, criando longas sombras. Isso significa que algumas das crateras polares não recebem luz solar. Quando as moléculas de água pulam para uma dessas áreas não iluminadas, cujas temperaturas estão entre as mais frias do sistema solar, apenas dezenas de graus acima do zero absoluto, ela drena sua energia térmica e elas permanecem presas à superfície.

“Então, com o tempo, você pode acumular depósitos de gelo nessas regiões permanentemente sombreadas, que podem ser basicamente a única fonte de água em toda a lua em quantidades úteis”, disse Lewis.

Percorrendo a lua

O Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, ou VIPER, é um robô do tamanho de um carrinho de golfe projetado para os extremos e desconhecidos do pólo sul da lua. O rover, que viajará vários quilômetros ao longo de vários dias lunares – ou cerca de 100 dias terrestres – avaliará coisas como em que forma a água está, quanto dela está lá, se é mais como gelo na superfície ou gelo em profundidade, e se há mais disso em algumas áreas do que em outras.

Atualmente sendo montado no Centro Espacial Johnson da NASA em Houston, o VIPER precisa ser personalizado para as condições específicas que encontrará no pólo sul da lua. Há o solo cheio de crateras com vários níveis de compactação, exigindo quatro rodas controladas de forma independente que podem lidar com inclinações de 25 a 30 graus.

Há oscilações drásticas de temperatura da lua, variando de 225 graus Fahrenheit ao sol durante o dia a -400 graus nessas sombras permanentes; A forma quadrada do VIPER protege os instrumentos e as calibrações da tecnologia de alta precisão estão atualmente em andamento para proteger contra essas oscilações.

Há a própria escuridão, exigindo os primeiros faróis já usados ​​em um rover, para iluminar lugares na lua que nunca viram a luz do sol.

E há as necessidades conflitantes da ciência e da logística – a ciência exige que o VIPER passe seu tempo nas sombras, mas o rover também precisará sair periodicamente das crateras para recarregar suas baterias à luz do sol. Os painéis solares da maioria dos rovers estão localizados em seus telhados, mas o ângulo da luz solar polar exige que os painéis do VIPER sejam montados nas laterais.

A missão

A NASA selecionou oito novos coinvestigadores do VIPER, em parte para trazer novas ideias e conhecimentos para a equipe. A investigação de Lewis efetivamente dá ao rover um instrumento científico totalmente novo para sondar a lua.

Para rastrear sua posição e orientação, o VIPER é equipado com acelerômetros—dispositivos que são normalmente usados ​​para determinar mudanças na posição e inclinação do rover. Esses são os instrumentos que Lewis planeja reaproveitar para sua pesquisa. Os acelerômetros são extremamente sensíveis; eles podem detectar a minúscula mudança na gravidade que você experimentaria se houvesse um depósito de minério sob o solo em que você está.

"A gravimetria tem sido utilizada para prospecção na Terra; você pode observar anomalias gravitacionais e elas lhe dirão algo sobre a geologia do subsolo", disse Lewis. "Conseguimos fazer isso em Marte e descobrir a densidade das rochas subterrâneas sobre as quais estamos passando. Vamos fazer isso na Lua também, e tentar descobrir a densidade vertical do regolito. e procure por quaisquer anomalias geológicas."

O VIPER faz parte do programa Artemis da NASA, um processo multifásico para devolver humanos à lua. Artemis I será o primeiro teste do foguete que eventualmente transportará humanos, e tem lançamento previsto para este ano. Artemis II, prevista para 2023, orbitará a lua com humanos a bordo. Artemis III está planejado para pousar humanos na superfície da lua em 2024.

“É muito louco trabalhar na missão VIPER em paralelo com o lado da exploração humana com o programa Artemis”, disse Lewis. “Mesmo que esses astronautas não estivessem bebendo essa água diretamente, é muito legal fazer isso tendo como pano de fundo o retorno à lua”.

Como membro da equipe científica, Lewis não está envolvido na construção do VIPER e não estará lidando diretamente com nenhum dos controles durante a missão. Mas desde que se juntou à equipe, ele esteve envolvido em operações simuladas, nas quais a equipe pratica o uso da tecnologia do rover e toma o tipo de decisão que precisa ser tomada no local.

A missão está começando a parecer real. “É realmente emocionante prospectar água que poderia ser usada por exploradores humanos algum dia”, disse Lewis. "Encontrar água que eles possam beber uma garrafa um dia - isso meio que impressiona. E, claro, o lado geológico disso:a história da lua e a evolução geológica e térmica de sua crosta também são questões muito interessantes." + Explorar mais

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