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ROVER CURIOSITY: TUDO OU NADA
3 de Agosto de 2012

 

A parada nunca esteve tão alta. Dia após dia, hora após hora, a tensão cresce. A mega missão da NASA a Marte e a aterragem do rover Curiosity pode ser um sucesso tremendo - ou um desastre tremendo.

O Curiosity, também chamado de MSL (Mars Science Laboratory), é um rover nuclear de 1 tonelada com o tamanho um Mini Cooper e está equipado com instrumentos científicos que têm o objectivo de descobrir se Marte já teve - ou ainda tem - um ambiente capaz de suportar vida microbiana. A nave terá que passar por sete minutos de terror à medida que mergulha na atmosfera do planeta. Tem aterragem prevista na Cratera Gale às 06:31 de 6 de Agosto (hora de Portugal).

A sonda MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) da NASA vai tentar capturar imagens dos últimos segundos do frenético mergulho do robot. "Vamos começar a observar o MSL 60 segundos antes da aterragem, mas a probabilidade de o conseguirmos está estimada nos 60%," afirma Alfred McEwen da Universidade do Arizona, em Tucson, EUA. É o investigador principal do superpoderoso instrumento HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) a bordo da MRO.

Igualmente, tanto a Mars Express como a Mars Odyssey, em órbita de Marte, vão estar atentas à chegada. Os problemas que esta última tinha já estão resolvidos e assim sendo os controladores vão receber os dados da aterragem em "tempo real" (a que se acrescentam os 14 minutos que demora até os dados chegarem à Terra).

A NASA vai seguir o evento em directo. Através da NASA TV e do site UStream, o público em geral poderá também fazê-lo, a que se junta os comentários dos controladores da missão. Este acontecimento também irá ser celebrado em alguns sites astronómicos, que farão webcasts com câmaras acopladas a telescópios ou Google+ Hangouts com a presença de especialistas.

Química da Cratera Gale

O Curiosity segue as pisadas da nave Phoenix, que aterrou em Marte em Maio de 2008 e investigou a região polar norte do Planeta Vermelho. O "lander" Phoenix levou a cabo experiências científicas durante cinco meses como parte da busca da NASA por zonas habitáveis no nosso Sistema Solar. Entre as suas descobertas está a presença de água gelada poucos centímetros abaixo da superfície. No solo marciano também descobriu perclorato, que, quando concentrado, diminui o ponto de congelação da água para temperaturas abaixo das marcianas; em adição, alguns microrganismos obtêm energia a partir desta substância.

"A equipa da Phoenix aguarda ansiosamente as análises detalhadas da mineralogia e da química do solo na Cratera Gale, perto do equador, para comparar com os valores polares que a Phoenix descobriu quando entrou em contacto com uma camada de gelo," afirma Peter Smith, líder dessa missão na Universidade do Arizona em Tucson. "Ainda temos que responder adequadamente a importantes questões sobre a história de compostos voláteis e o destino de compostos orgânicos. O Curiosity tem capacidade para fazer contribuições importantes," afirma Smith.

Embora o Curiosity não seja uma missão em busca de vida, mas uma missão ambulante em busca de ambientes habitáveis, o seu trabalho em Marte vai ajudar a preparar buscas futuras de detecção de vida - e poderá ser um dos passos necessários para um dia colocarmos o primeiro astronauta no Planeta Vermelho.

Dado que um dos requisitos principais para a habitabilidade é a presença de água líquida, o Curiosity vai procurar sinais de água enterrada na superfície marciana. Para tal, o rover vai empurrar neutrões para baixo da superfície do planeta na esperança de que estas partículas choquem contra hidrogénio, um dos dois tipos de átomos que constituem as moléculas de água. Os neutrões são partículas subatómicas que não têm corrente eléctrica. Quando um neutrão atinge um átomo de hidrogénio, o neutrão diminui até uma velocidade perto de zero porque as duas partículas são aproximadamente do mesmo tamanho.

"O objectivo é em cerca de 20 minutos de emissão, retorno e detecção do sinal, o rover poder construir uma razoável compreensão da quantidade de água por baixo da superfície," afirma Ashwin Vasavada, cientista do projecto MSL. Os neutrões já têm sido usados em Marte para descobrir o que se acredita serem reservatórios de gelo. Em 2002, um detector de neutrões de alta-energia a bordo da sonda Mars Odyssey descobriu evidências robustas de hidrogénio a altas latitudes no Planeta Vermelho, situado mesmo por baixo da superfície.

Do espaço, é muito mais fácil usar neutrões para procurar água porque bem acima de um planeta, existem muitos neutrões, afirma Vasavada. Mais perto da superfície, os neutrões encontram-se em menor número e por isso o Curiosity transporta o seu próprio gerador artificial [de neutrões].

Fornecido pela Agência Espacial Russa, a experiência DAN (Dynamic Albedo of Neutrons) emitirá 10 milhões de neutrões para a superfície a cada pulso. Estes pulsos demoram apenas um instante: tipicamente um microssegundo, ou milionésimo de segundo. O Curiosity consegue enviar estes pulsos até 10 vezes por segundo.

A Cratera Gale, onde o Curiosity vai aterrar, não aparenta ter vastos reservatórios subsuperficiais de água. Mapas da área mostram possíveis sulfatos e argilas nas terras baixas.

No que diz respeito à água, a NASA espera que o local de aterragem tenha "minerais hidratados," ou seja, minerais que tenham moléculas de água ou iões de hidrogénio-oxigénio agregados ao cristal do mineral. Estes minerais podem "reter água tenazmente" de uma época passada onde a água era muito mais abundante em Marte. A água pode também ter estado presente sob uma forma passageira que muda consoante as estações marcianas, como a humidade no solo que aumenta ou diminui de acordo com a humidade em redor.

O instrumento DAN pode também ajudar os cientistas a compreender o "ciclo da água" em Marte e a compará-lo com o da Terra. O nosso planeta recicla a sua água continuamente entre a atmosfera e corpos de água como oceanos, lagos e reservatórios subterrâneos. O DAN vai tentar mapear o ciclo de água marciana em conjunto com as câmaras e a estação meteorológica do Curiosity, que consegue capturar propriedades como humidade, velocidade do vento e temperatura.

Descobrir para onde vai a água ajuda os cientistas a melhor compreender como funciona o clima de Marte. Com mais análises, esta informação pode tornar um pouco mais fácil a busca de vida.

Os instrumentos do Curiosity

Além do instrumento DAN, o Curiosity conta com outros 9 principais para auxiliar ao estudo de Marte.

A MastCam é a ferramenta principal de imagens do rover, literalmente os seus olhos. Vai capturar imagens (a 1600x1200 pixéis) e vídeos a alta resolução (720p a 10 fps) a cores reais da paisagem marciana. Consiste em dois sistemas de câmaras montadas num mastro que se encontra por cima do corpo principal do Curiosity. As imagens obtidas pelo sistema MastCam vão fazer as delícias dos cientistas e do público em geral, como também ajudar à condução e operação do rover pelos controladores. Cada câmara tem 8 GB de memória flash, capaz de armazenar até 5500 imagens "raw", e podem aplicar compressão "lossless" ou JPEG em tempo real. Têm um autofoco que permite focar desde 2,1 m até ao infinito.

O sistema MAHLI (Mars Hand Lens Imager) vai funcionar como uma espécie de lupa, que permite aos cientistas terrestres observar de perto rochas e solo marciano. O instrumento consegue obter imagens microscópicas a cores e a 1600x1200 pixéis de características tão pequenas quanto 12,5 micrómetros - mais pequenas que a espessura de um cabelo humano. O MAHLI está situado no fim do braço robótico do Curiosity, que é por si só uma maravilha da engenharia. O sistema também consegue armazenar imagens "raw" ou fazer compressão lossless e preditiva ou JPEG em tempo real.

A MARDI (Mars Descent Imager) é uma pequena câmara localizada no corpo principal do Curiosity, que vai registar vídeo a cores da descida do rover até à superfície marciana. Vai ligar-se a cerca de 3,7 km do solo e capturar 5 imagens (a 1600x1200 pixéis) por segundo até que aterre. O vídeo vai ajudar a equipa a planear as viagens do Curiosity e também fornecer informações acerca do contexto geológico do local de aterragem, a Cratera Gale. Tem um armazenamento interno de 8 GB.

O SAM (Sample Analysis at Mars) é o coração do Curiosity; com 38 kg, perfaz cerca de metade do peso total dos seus instrumentos científicos. É na realidade um conjunto de três instrumentos separados - um espectrómetro de massa, um cromatógrafo gasoso e um espectrómetro laser. Estes instrumentos vão procurar compostos que contenham carbono, os blocos de construção da vida como a conhecemos. Vão também procurar outros elementos associados com a vida na Terra, tais como hidrogénio, oxigénio e nitrogénio. Está localizado no corpo principal do Curiosity. O braço robótico do rover irá depositar amostras no SAM através de uma abertura no exterior do rover. Algumas destas amostras vêm do interior de rochas, recolhidas por uma broca com 5 centímetros situada no fim do braço. Nenhum dos antecessores do Curiosity era capaz de escavar rochas a esta profundidade, por isso os cientistas estão ansiosos por usar o instrumento.

A experiência CheMin (Chemistry and Mineralogy) vai identificar os diferentes tipos de minerais em Marte e quantificar a sua abundância, o que ajuda os cientistas a melhor compreenderem as condições ambientais no passado do Planeta Vermelho. Tal como o SAM, o CheMin tem uma abertura para o exterior onde aceita amostras depositadas pelo braço robótico. O instrumento irá fazer passar um fino feixe de raios-X pela amostra, identificando as estruturas cristalinas dos minerais com base na sua difracção em raios-X. A difracção por raios-X é uma técnica diagnóstica topo de gama para os geólogos terrestres, mas nunca tinha sido usada em Marte até agora. Por isso a CheMin pode ajudar o Curiosity a fornecer caracterizações minerais mais definitivas do que rovers anteriores como o Spirit e Opportunity.

Não há nada mais "fixe" que o ChemCam. Este instrumento dispara um laser infravermelho na direcção das rochas marcianas até 7 metros de distância e analisa a composição dos pedaços vaporizados através de espectrografia. O ChemCam permite por isso com que o Curiosity estude rochas fora do alcance do seu braço robótico. Vai também ajudar a equipa da missão a determinar, de longe, se vale ou não a pena enviar o rover para investigar determinada formação rochosa. O ChemCam é composto por diversas partes. O laser está situado no mastro do Curiosity, juntamente com as câmaras e um pequeno telescópio. No corpo do rover estão três espectrógrafos, ligados aos componentes do mastro graças a fibra óptica.

O APXS (Alpha-Particle X-ray Spectrometer), situado no fim do braço robótico, vai medir as abundâncias dos vários elementos químicos nas rochas e poeira de Marte. O Curiosity coloca o instrumento em contacto com amostras de interesse, e o APXS dispara raios-X e núcleos de hélio. Este "fogo de barragem" expulsa os electrões na amostra para fora das suas órbitas, provocando uma libertação de raios-X. Os cientistas serão capazes de identificar os elementos com base nas energias características destes raios-X emitidos. O Spirit e Opportunity tinham também uma versão anterior do APXS e usaram o instrumento para ajudar a elucidar o papel proeminente que a água desempenhou na formação da paisagem marciana.

O detector RAD (Radiation Assessment Detector) tem o tamanho de uma torradeira e foi desenhado especificamente para ajudar a preparar a futura exploração humana de Marte. O instrumento vai medir e identificar radiação altamente energética de todos os tipos no Planeta Vermelho, desde protões velozes até raios-gama. As observações do RAD vão permitir aos cientistas determinar a quanta radiação estaria exposto um astronauta em Marte. Esta informação também vai ajudar os investigadores a melhor compreender quão grande é este obstáculo no ambiente marciano, no que toca à origem e evolução da vida no Planeta Vermelho. Foi o primeiro instrumento, no total dos dez principais, a ser ligado ainda no espaço.

O REMS (Rover Environmental Monitoring Station) está situado a meio do mastro do Curiosity e é uma estação meteorológica marciana. Vai medir a pressão atmosférica, humidade, velocidade e direcção do vento, temperatura do ar, do solo e a radiação ultravioleta. Todas estas informações serão integradas em relatórios diários e sazonais, o que permitirá aos cientistas obter uma imagem detalhada do ambiente marciano.

O MEDLI (MSL Entry Descent and Landing Instrumentation) não é um dos 10 instrumentos principais do Curiosity pois encontra-se no escudo de calor que protege o rover durante a sua descida pela atmosfera marciana. Mas vale a pena falar um pouco dele. O MEDLI vai medir as temperaturas e pressões sofridas pelo escudo de calor à medida que o Curiosity atravessa a atmosfera marciana. Esta informação dirá aos engenheiros quão bem o escudo de calor e os seus modelos da trajectória da nave desempenharam o seu papel. Os investigadores vão usar os dados do MEDLI para melhorar os desenhos para futuras missões a Marte.

O rover conta ainda com as Hazcams (Hazard Avoidance Cameras), que são dois pares de câmaras de navegação a preto e branco localizadas nos quatro cantos do rover. Serão usadas para evitar perigos em condução autónoma e para posicionamento seguro do braço robótico em rochas e no solo. As imagens previnem contra obstáculos inesperados perto do rover, e funcionam em conjunto com software que permite ao rover fazer as suas próprias escolhas no caminho. Além destas, existem também as Navcams (Navigation Cameras), um par de câmaras de navegação a preto e branco montadas no mastro e que irão dar suporte à navegação.

Vitória ou morte

"Apostámos tudo o que tínhamos nesta missão," afirma Robert Zubrin, presidente da Sociedade de Marte, dedicada à exploração humana e à colonização de Marte. "Se for bem-sucedida, será de longe a maior e melhor missão marciana de sempre. Fará descobertas científicas extraordinárias e alimentará a imaginação do público com o sonho de explorar outro mundo," afirma.

Zabrin realça que a chegada bem-sucedida do rover Curiosity prova a fiabilidade do novo e inédito método de aterragem - um guindaste aéreo em Marte - capaz de fazer aterrar até 900 kg de material na superfície marciana, o que deverá ser suficiente para missões de recolha de amostras e outras igualmente extraordinárias. "Por isso, não só aponta para o caminho em frente, como também desbrava o próprio caminho," salienta Zubrin.

Por outro lado, se o rover Curiosity colidir com a superfície, "poderá levar com ele a totalidade do programa de Marte," afirma Zubrin. "Com as missões de 2016 e 2018 canceladas, o programa fica num caos, e como resultado dos gastos excessivos do governo exteriores à NASA, é meio-caminho andado para a austeridade na agência."

Caso o rover falhe, aqueles que desejem o regresso das missões em 2016 e 2018, ou ainda outras novas no seu lugar, não terão hipótese, prevê Zubrin. Este falhanço, qualquer que seja a sua causa, seria denunciado como óbvio após o facto.

Zubrin também realça que os depreciadores poderiam argumentar: "Não anteciparam isso? Como é que não conseguiram prever isso? Nós concedemos-vos 2 mil milhões de dólares para esta missão e vocês falharam totalmente. Nem pensem em pedir-nos mais dinheiro." Zubrin conclui: "é vitória ou é morte."

Links:

Cobertura da missão do rover Curiosity pelo CCVAlg:
31/07/2012 - Aterragem de rover marciano segue grande tradição dramática com 40 anos
17/07/2012 - Rover Curiosity a caminho da aterragem no início de Agosto
20/12/2011 - Rover marciano da NASA começa pesquisa no espaço
25/11/2011 - Como é que o Curiosity vai para Marte? Com muito cuidado
22/11/2011 - Mega-rover pronto para pesquisar sinais de vida em Marte
05/07/2011 - Rover Curiosity poderá subir monte com altura do Kilimanjaro

Marte:
Núcleo de Astronomia do CCVAlg
Wikipedia

Rover Curiosity (MSL):
NASA
NASA - 2 
NASA - 3
GetCurious.com
Wikipedia
"A Grande Entrada", narrado por William Shatner (YouTube)
EDL - Cronologia
EDL - Cronologia - 2
EDL (YouTube)
Desafios de chegar a Marte: os sete minutos de terror do Curiosity (YouTube)
Quão difícil é fazer aterrar o Curiosity em Marte? (YouTube)
A Ciência do Curiosity (YouTube)
Química em Marte: a missão do Curiosity (YouTube)

Siga a aterragem do Curiosity:
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SLOOH SpaceCamera

Spirit e Opportunity:
NASA
Wikipedia

Phoenix:
Universidade do Arizona
NASA
Wikipedia

 


Impressão de artista da concha com o rover Curiosity aproximando-se de Marte. A sua chegada está prevista para 6 de Agosto de 2012.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
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Esta impressão de artista mostra o rover Curiosity, um robot móvel que vai investigar a capacidade, passada ou presente, de Marte albergar vida microbiana.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
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Diagrama esquemático do rover Curiosity.
Crédito: NASA
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Um rover de testes serve como um duplo para o Curiosity em avaliações do seu hardware e software. Esta imagem de Fevereiro de 2012 mostra testes da precisão dos movimentos do braço robótico do rover em resposta aos comandos de posição.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
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Comparação entre o tamanho do rover Curiosity e uma pessoa. O rover tem tracção às seis rodas e consegue rodar 360º no mesmo sítio, bem como subir grandes inclinações. A sua missão principal durará dois anos, mas o gerador nuclear dá-lhe capacidade para funcionar durante muitos mais.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
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