Esta ilustração mostra o Mars Opportunity Rover da NASA, o segundo dos dois Mars Exploration Rovers a pousar o Planeta Vermelho em 2004 em busca de sinais de vidas passadas. NASA/JPL-Caltech Parece bastante fácil:se podemos levar um homem à Lua para uma partida de golfe, por que temos rovers de Marte? ?
Afinal, Marte é o planeta que mais se parece com a Terra - isto é, se a Terra tivesse uma temperatura média de 81 graus Fahrenheit negativos (63 graus Celsius negativos), fosse ostensivamente sem vida e tivesse uma fina atmosfera marciana [fonte:Mars Exploration] . Ainda assim, os seus padrões geológicos assemelham-se a uma variedade de locais com os quais estamos familiarizados na Terra, desde as antigas terras erodidas e marcadas pelas inundações do estado de Washington até aos desertos do Vale da Morte e ao permafrost da Antárctida.
É claro que isso não significa que uma missão tripulada a Marte seja semelhante a férias na Califórnia. Os rovers permitiram que programas espaciais não apenas explorassem a superfície marciana, mas também resolvessem algumas das questões que surgiriam se um dia enviássemos mulheres ou homens ao planeta. Conteúdo
Exploração de Marte até 2023
Por que enviar Rovers?
Histórico da exploração de Marte
Espírito e oportunidade
O que entra e entra no Rover
Marte para a Terra, você consegue me ler?
Um dia na vida de um rover
Laboratório Científico de Marte e o Rover Curiosity
Exploração de Marte até 2023
Despachar um veículo espacial em uma missão a Marte não é tão fácil quanto enviar um carro infantil com um walkie-talkie pregado no teto. Exploraremos a tecnologia e os instrumentos usados nos Mars Exploration Rovers, ao mesmo tempo que veremos como eles se comunicam com a Terra.
E a tecnologia não decepciona; o rover Curiosity, lançado em 2011, possui instrumentos que realmente pertencem a um filme de ficção científica. (Dica:lasers.)
Até agora, tentamos fazer contato com Marte 40 vezes. A ex-URSS liderou as primeiras cinco missões, que ocorreram de 1960 a 1962. Todas as missões foram sobrevôos do planeta, o que significa que as naves deveriam orbitar Marte para enviar imagens. Todas essas missões foram um fracasso; ou a espaçonave não chegou ao planeta ou quebrou durante a viagem.
A primeira missão bem-sucedida foi a viagem de 1964 da Mariner 4, uma nave dos Estados Unidos que retornou 21 imagens do planeta.
A partir de então, os Estados Unidos, a ex-URSS, o Japão e a Agência Espacial Europeia lançaram missões ao planeta Marte. Nas seções seguintes, exploraremos não apenas os próprios rovers, mas também algumas das descobertas que eles fizeram.
Por que enviar Rovers?
Esses seis caras estão o mais perto que chegamos de enviar pessoas para Marte. A tripulação de seis pessoas da missão Mars500 de 520 dias passou pela exaustiva simulação de um voo para o planeta vermelho. Foto cortesia ESA/IBMP - Oleg Voloshin Então, se somos tão avançados e sofisticados que podemos construir robôs extremamente complicados para Marte, por que não podemos simplesmente enviar Terry, o Astronauta? A razão mais importante também é provavelmente a mais óbvia:Terry provavelmente simplesmente não conseguiria chegar lá.
Ou seja, apenas cerca de um terço das missões lançadas até agora terminaram em “sucesso”, o que significa que fizeram uma viagem a Marte intacta. Embora seja fácil ser otimista em relação a quase um terço dos rovers que nos forneceram informações valiosas, não é tão fácil torcer por um histórico como esse quando Terry, o Astronauta, está em cena. Poucos de nós aproveitamos a probabilidade de morrer a cada três dias no trabalho.
O custo, claro, é outro fator. Embora o Curiosity, o rover mais recente que faz parte da missão Mars Science Laboratory da NASA, tenha custado colossais US$ 2,47 bilhões para ser construído, a NASA ainda não precisou levar em conta coisas incômodas como permitir que alguém respire oxigênio [fonte:Space.com]. Ou retornar de Marte, aliás.
Tenha em mente que um rover de Marte permanece no planeta para sempre quando terminamos com ele, mas a viagem de Terry, o Astronauta, é mais umas férias do que uma mudança. E isso significa comida, combustível, eliminação de resíduos e uma infinidade de outros custos – o dobro.
Além da logística e dos custos, estão todas as vastas incógnitas sobre como o sistema humano poderia reagir a uma atmosfera como a de Marte.
Como Marte não tem campo magnético, os humanos receberiam doses enormes de radiação cósmica – o que não é um problema na Terra, onde o campo magnético do planeta trabalha para bloqueá-la. Uma viagem de 1.000 dias a Marte tem o potencial de resultar em 40% de chance de o astronauta desenvolver câncer após retornar à Terra – não necessariamente algo que muitas pessoas procuram quando são entrevistadas para um emprego [fonte:NASA Science].
Tenha em mente também que se Terry, o Astronauta, também for Terry, a Mulher, ela corre um risco ainda maior:ter seios e órgãos reprodutivos femininos apresentam quase o dobro do risco de câncer [fonte:NASA Science]. Portanto, sem Terry, o Astronauta, se inscrever para doses massivas de raios causadores de câncer, ficamos com exploradores robóticos.
Histórico de exploração de Marte
O Projeto Viking da NASA se tornou a primeira missão dos EUA a pousar com sucesso uma espaçonave na superfície de Marte . Esta foto mostra uma versão de teste de um módulo de pouso Viking no "Mars Yard" original construído no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em 1975. Foto cortesia NASA/JPL-Caltech/Universidade do Arizona A coisa mais atraente na exploração de Marte é a promessa de encontrar água – ou evidências anteriores de água. “A água é fundamental porque em quase todos os lugares onde encontramos água na Terra encontramos vida”, destaca o site da NASA. "Se Marte já teve água líquida, ou ainda tem hoje, é convincente perguntar se alguma forma de vida microscópica poderia ter se desenvolvido na sua superfície."
As primeiras missões a Marte foram sobrevoos, o que significa que eram simplesmente naves em órbita que enviavam fotografias do planeta. O primeiro foi o Mariner 3 em 1962; no entanto, a primeira órbita e fotografias bem-sucedidas vieram em 1965 da Mariner 4.
Quando os sobrevôos terminaram em 1969, a próxima série de missões envolveu orbitadores. A NASA projetou essas espaçonaves para orbitar Marte por um longo prazo, coletando fotografias. A Mariner 9, em 1972, foi a primeira a tirar fotografias de toda a superfície de Marte.
As missões em órbita continuaram, incluindo o lançamento em 2005 do Mars Reconnaissance Orbiter. O orbitador poderia detectar objetos tão pequenos quanto um prato, ao mesmo tempo que carregava sondas para encontrar água subterrânea. Talvez o mais importante seja que ainda é uma ferramenta de comunicação crucial para retransmitir informações ao controle da missão.
Mas vamos examinar os antecessores dos rovers. A Viking 1 e a 2, lançadas em meados dos anos 70, tinham sondas que desceram à superfície de Marte. Eles foram os primeiros a descobrir que Marte era autoesterilizante, o que significa que a combinação da radiação ultravioleta com o solo seco e a natureza oxidante da química do solo impede a formação de organismos.
Quando pensamos em máquinas mais modernas pousando em Marte, geralmente começamos com a missão Pathfinder de 1995. O Pathfinder consistia em um módulo de pouso, equipado com um pára-quedas para entrar na atmosfera de Marte, e no rover Sojourner. O equipamento retornou milhares de imagens, além de 15 análises químicas de dados de solo e meteorológicos.
Em 2003, a equipa da missão Mars Exploration Rover lançou o Spirit e o Opportunity, um dos quais ainda atravessava o planeta no final de 2011.
Espírito e oportunidade
Acontece que Espírito e Oportunidade não são apenas palavras que usamos para nos sentirmos melhor quando estamos deprimidos. Em 2003, a NASA lançou os alegres rovers Spirit e Opportunity, que embarcaram numa missão de mobilidade e distância muito maiores do que a Pathfinder.
Ambos os rovers compartilham algumas características notáveis. Eles podem gerar energia a partir de painéis solares e armazená-la em baterias internas. Caso algum homenzinho verde esteja por perto, os rovers podem tirar imagens coloridas de alta resolução ou usar câmeras de ampliação para que os cientistas terrestres examinem os objetos.
Vários espectrômetros no braço dos rovers empregam todos os tipos de truques para determinar a composição das rochas, incluindo rastrear quanto calor um objeto está emitindo e disparar partículas alfa contra ele. Spirit e Opportunity também vieram equipados com uma broca instalada (Rock Abrasion Tool) para perfurar a superfície do planeta.
O corpo do rover é uma caixa eletrônica quente (WEB). Um deck de equipamentos fica no topo do rover, onde residem o mastro (ou olho do periscópio) e as câmeras. As paredes pintadas de ouro do corpo do rover podem suportar temperaturas de 140 graus Fahrenheit negativos (96 graus Celsius negativos).
Dentro da WEB do rover estão baterias de íon de lítio, rádios e dispositivos eletrônicos como espectrômetros, todos exigindo calor para funcionar. O cérebro do rover é um computador comparável a um laptop poderoso e de última geração, mas com funções de memória especiais que não serão destruídas pela radiação e pelos desligamentos. Os computadores também verificam continuamente as temperaturas para garantir um veículo espacial “saudável”.
O que o Spirit e o Opportunity encontraram foi um crédito à tecnologia que lhes permitiu explorar o Planeta Vermelho. Alguns meses após a aterrissagem, o Opportunity descobriu evidências de água salgada, o que deixa aberta a possibilidade de que vida (e indicações fósseis) possa ter existido em algum momento no planeta. O Spirit tropeçou em rochas que apontavam para um Marte anterior e indisciplinado, marcado por impactos, vulcanismo explosivo e água subterrânea [fonte:NASA Mars].
Continue viajando
Tanto o Spirit quanto o Opportunity não respondem mais. A NASA encerrou a missão do Spirit em 2011, e os engenheiros do Controle da Missão do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA não conseguiram reviver o Opportunity em 2019.
Em seis anos, o Spirit capturou 124.838 imagens e viajou 7,8 milhas. Enquanto isso, o Opportunity existe há mais de 14 anos, capturou 217.594 imagens brutas e viajou 45 quilômetros.
O que entra e entra no Rover
Este diagrama mostra todos os dispositivos e dispositivos com os quais o Spirit e o Opportunity foram equipados. Imagem cortesia da NASA Não basta dizer que o Spirit e o Opportunity têm câmeras e alguns equipamentos de rádio sofisticados. Pesando 170 kg cada – e um total de US$ 850 milhões para construir – é melhor você acreditar que o equipamento não é apenas o seu confiável MacBook colado a um rádio AM/FM.
Em primeiro lugar, uma câmara panorâmica, montada em cada rover, proporciona um contexto geológico mais amplo. Localizada no mastro a cerca de 1,5 metros do solo, a câmera não apenas tira imagens coloridas, mas também carrega 14 filtros diferentes que podem identificar alvos rochosos e de solo para uma visão mais detalhada.
Um espectrômetro de emissão térmica em miniatura identifica minerais no local com uma pequena ajuda dos comprimentos de onda infravermelhos. Ajuda a encontrar padrões distintos que podem mostrar o movimento da água. No braço do rover está um espectrômetro Moessbauer, que é colocado diretamente nas amostras para encontrar minerais contendo ferro, outra ferramenta para ajudar a determinar como a água afetou o solo e as rochas.
Para determinar a composição das rochas, existe um espectrômetro de raios X de partículas alfa – o mesmo tipo encontrado em laboratórios de geologia, que ajuda os cientistas a determinar as origens e mudanças nas amostras. A ferramenta de imagem microscópica pode investigar cuidadosamente a formação e variações rochosas.
Marte para a Terra, você consegue me ler?
Mas como diabos podemos realmente descobrir essas incríveis descobertas que o Spirit e o Opportunity fazem? Bem, não é exatamente a configuração do rádio amador do seu tio-avô. Embora exista também um rádio UHF de baixa potência e baixa velocidade com uma taxa de dados escassa, ele é usado principalmente como backup e no estágio de pouso.
Em geral, os orbitadores comunicam apenas cerca de três horas de informação diretamente à Terra. O resto é na verdade interceptado e enviado para a órbita Mars Odyssey e Mars Global Surveyor, que transmitem para a Terra – e vice-versa.
O orbitador se move de horizonte a horizonte em cerca de 16 minutos; 10 desses minutos podem ser usados para comunicação com os rovers [fonte:NASA]. Se adivinharmos, cerca de 10 megabytes de dados diários podem ser enviados para a Terra. Isto é especialmente útil porque os orbitadores estão em contato mais próximo com ambos os rovers e têm uma janela muito mais longa para se comunicar com a Terra do que qualquer um dos rovers.
Cada rover usa duas antenas para comunicação:uma antena de alto ganho que pode se orientar para transmitir informações em direção a uma antena na Terra, e uma antena de baixo ganho que pode receber e enviar informações de todas as direções a uma taxa mais baixa do que a antena de alto ganho. ganho de antena.
Todas essas comunicações ocorrem na Deep Space Network (DSN), uma rede internacional de antenas com recursos de comunicação no deserto de Mojave, na Califórnia; Madri, Espanha; e Camberra, Austrália.
Rovers atuais
Existem atualmente dois rovers na superfície marciana:Curiosity e Perseverance. O Curiosity, que tem 17 câmeras, pousou na Cratera Gale em 2012. O Curiosity Rover que abriga o Laboratório de Ciências de Marte tem aproximadamente o dobro do tamanho do Spirit e do Opportunity. Com cerca de 3 metros de comprimento e 2 metros de altura, o veículo espacial pesa cerca de 900 kg e tem uma suspensão oscilante que equilibra o veículo sobre o terreno rochoso de Marte.
O Perseverance pousou em 2020 na cratera de Jezero e percorre a paisagem marciana em busca de evidências de vida microbiana passada.
Um dia na vida de um Rover
Um mapa das viagens do Opportunity no Sol 2756, ou 2.756 dias depois de pousar em Marte. Imagem cortesia NASA/JPL/Cornell/Universidade do Arizona Embora os rovers não estejam exatamente marcando o ponto todas as manhãs, eles enviam imagens, juntamente com dados de instrumentos e status, de volta aos seus chefes na Terra.
Extrapolando a partir dos dados, os cientistas enviam comandos ao rover durante a janela de três horas de comunicação direta com a antena de alto ganho. O rover fica então sozinho por 20 horas, executando comandos e enviando dados de imagem para os dois satélites acima. Os comandantes do rover podem dizer-lhe para se mover em direção a uma nova rocha, triturar uma rocha, analisar uma rocha, tirar fotografias ou recolher outros dados com outros instrumentos.
O rover e os cientistas repetem esse padrão por talvez 90 dias. Nesse ponto, a potência do rover começará a diminuir. Além disso, Marte e a Terra estarão cada vez mais distantes, tornando a comunicação mais difícil. Eventualmente, o rover não terá energia suficiente para se comunicar, estará muito longe ou sofrerá uma falha mecânica e a missão terminará.
Laboratório Científico de Marte e o Curiosity Rover
Ilustrado aqui está um membro importante da tripulação que percorre Marte:Curiosity. Imagem cortesia NASA/JPL-Caltech Em Novembro de 2011, a NASA lançou o Laboratório de Ciências de Marte para estudar o solo e as rochas em busca de compostos orgânicos ou condições que possam ajudar-nos a compreender se Marte é - ou alguma vez foi - capaz de suportar a "habitabilidade" da vida no planeta.
O Mars Science Laboratory é na verdade uma função do rover Curiosity, que abriga os instrumentos científicos que irão coletar e analisar amostras.
Em 2004, a NASA selecionou algumas propostas diferentes de investigações e equipamentos para incluir no laboratório. Junto com os Estados Unidos e o Canadá, a Espanha e a Rússia também contam com instrumentos na missão. A Espanha está estudando a Estação Rover de Monitoramento Ambiental, projetada para monitorar a atmosfera e os raios ultravioleta. A Rússia forneceu o instrumento Dynamic Albedo of Neutrons, que mede o hidrogênio abaixo da superfície do planeta, indicando água ou gelo.
Um conjunto de instrumentos chamado Sample Analysis at Mars analisará amostras. (A nomenclatura criativa geralmente não é uma prioridade em missões científicas.) Depois que o braço do rover coleta as amostras, um cromatógrafo gasoso, um espectrômetro de massa e um espectrômetro a laser medirão compostos contendo carbono e proporções de isótopos, que indicam a história da água em Marte. Um espectrômetro de raios X de partículas alfa medirá a quantidade de diferentes elementos.
Você também encontrará os seguintes instrumentos úteis a bordo do laboratório:
UmRaio X indicador de difração e fluorescência para detectar minerais em amostras
Um captador de imagens com lentes manuais da Mars que pode capturar imagens de amostras menores que a largura de um fio de cabelo humano, o que é útil para detalhes e para obter fotografias de difícil acesso
Uma câmera de mastro tirará fotos coloridas e panorâmicas dos arredores, bem como registrará imagens de amostra. (Uma câmera de descida separada capturará vídeo de alta definição logo antes do pouso.)
Um detector de avaliação de radiação medirá a radiação para que possamos ver se Terry, o astronauta, poderá visitar Marte com segurança em missões futuras - ou se alguma outra vida pode existir lá, nesse caso.
Mas sejamos honestos:a parte mais legal do Mars Science Laboratory é provavelmente a ChemCam, que "usa pulsos de laser para vaporizar finas camadas de material de rochas marcianas ou alvos de solo a até 7 metros (23 pés) de distância" [fonte:Mars Science Fato de laboratório].
Ele determinará quais átomos respondem ao feixe enquanto um telescópio mostra o que o laser ilumina. Eles ajudarão os cientistas a determinar exatamente para onde eles gostariam que o veículo espacial viajasse ou captasse. Além disso, é muito legal ter lasers em robôs.
Perguntas Frequentes
Quantos rovers foram enviados a Marte?
A NASA enviou cinco rovers para Marte:Sojourner, Spirit, Opportunity, Curiosity e Perseverance.
Como são chamados os dois rovers em Marte?
Os dois rovers em Marte são Curiosity e Perseverance.
Quantos rovers estão atualmente em Marte?
Existem dois rovers em Marte.
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Atualização:Espírito e Oportunidade
Fontes
Coulter, Dauna. "Um Mars Rover chamado 'Curiosity'." NASA Science. 30 de outubro de 2009. (16 de dezembro de 2011) http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2009/30oct_curiosity/
Laboratório de Propulsão a Jato da NASA. "Rovers de Exploração de Marte." 2011. (16 de dezembro de 2011) http://marsrover.nasa.gov/home/index.html
Laboratório de Propulsão a Jato da NASA. "Ficha informativa do Mars Rover." (16 de dezembro de 2011) http://marsrover.nasa.gov/newsroom/
Programa de Exploração de Marte da NASA. "Registro histórico." 2011. (16 de dezembro de 2011) http://mars.jpl.nasa.gov/programmissions/missions/log/
Programa de Exploração de Marte da NASA. "Visão geral do programa de exploração de Marte. 2011. (16 de dezembro de 2011) http://mars.jpl.nasa.gov/programmissions/overview/
Ciência da NASA. "As pessoas podem ir para Marte?" 17 de fevereiro de 2004. (16 de dezembro de 2011) http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2004/17feb_radiation/
Petit, Charles W. "Relatório do Planeta Vermelho." Geografia nacional. Julho de 2005. (16 de dezembro de 2011) http://ngm.nationalgeographic.com/ngm/0507/feature3/
Svitak, Amy. "Custo do próximo Mars Rover da NASA atinge quase US$ 2,5 bilhões." Space. com. 3 de fevereiro de 2011. (16 de dezembro de 2011) http://www.space.com/10762-nasa-mars-rover-overbudget.html
