OS LOCAIS DE ATERRAGEM DOS PRÓXIMOS ROVERS MARCIANOS DA NASA E DA ESA 27 de novembro de 2018
Impressões de artista do rover Mars 2020 da NASA (esquerda) e do ExoMars da ESA-Roscosmos (direita).
Crédito: NASA/JPL-Caltech; ESA
(clique aqui para ver versão maior do Mars 2020; aqui para versão maior do ExoMars)
A NASA escolheu a Cratera Jezero como o local de aterragem da missão do rover marciano 2020 após uma pesquisa de cinco anos, durante a qual cada detalhe disponível dos mais de 60 locais candidatos no Planeta Vermelho foi escrutinado e debatido pela equipa da missão e pela comunidade científica planetária. Igualmente, o grupo europeu homólogo, mas para o rover e plataforma de ciência à superfície da missão ExoMars da ESA-Roscosmos, recomendou Oxia Planum como o local de aterragem da missão com lançamento previsto para 2020. A proposta será revista pela ESA e pela Roscosmos com confirmação oficial prevista para meados de 2019.
Rover marciano da NASA de 2020
A missão do rover tem lançamento previsto para julho de 2020, como o próximo passo da NASA na exploração do Planeta Vermelho. Não só irá procurar sinais de antigas condições habitáveis - e vida microbiana passada -, como também recolher amostras e rocha e solo e armazená-las encapsuladas à superfície. A NASA e a ESA estão a estudar futuros conceitos de missões com o objetivo de recuperar as amostras e enviá-las para a Terra, de modo que este local de aterragem prepara o terreno para a próxima década de exploração de Marte.
"O local de aterragem na Cratera Jezero fornece terreno geologicamente rico, com formações que têm até 3,6 mil milhões de anos, que podem potencialmente responder a questões importantes da evolução planetária e da astrobiologia," afirma Thomas Zurbuchen, administrador associado do Diretorado de Missões Científicas da NASA. "Obter amostras desta área única vai revolucionar a forma como pensamos sobre Marte e a sua capacidade de abrigar vida."
A Cratera Jezero está localizada na orla oeste de Isidis Planitia, uma gigantesca bacia de impacto logo para norte do equador marciano. A área oeste de Isidis apresenta algumas das paisagens mais antigas e cientificamente interessantes que Marte tem para oferecer. Os cientistas da missão pensam que a cratera, com 45 quilómetros de diâmetro, já teve um antigo delta de rio, que pode ter recolhido e preservado antigas moléculas orgânicas e outros potenciais sinais de vida microbiana a partir da água e outros sedimentos que fluíram para a cratera há milhares de milhões de anos.
O antigo sistema de lago-delta da Cratera Jezero fornece muitos alvos promissores de amostragem de pelo menos cinco tipos diferentes de rochas, incluindo argilas e carbonatos que têm um alto potencial para preservar assinaturas de vida passada. Em adição, o material transportado para o delta, a partir de uma grande bacia de água, pode conter uma grande variedade de minerais dentro e fora da cratera.
A diversidade geológica que torna Jezero tão atraente para os cientistas do rover Mars 2020 também coloca um desafio para os engenheiros da equipa de entrada, descida e aterragem. Juntamente com o gigantesco delta de rio e de pequenas crateras de impacto, o local contém inúmeros pedregulhos e rochas para este, falésias para oeste e depressões repletas de formações eólicas de leito (ondulações derivadas do vento na areia que podem prender um rover) em várias zonas.
"A comunidade de Marte há muito que cobiça o valor científico de locais como a Cratera Jezero, e uma missão anterior já contemplou lá ir, mas os desafios de uma aterragem segura foram considerados proibitivos," afirma Ken Farley, cientista do projeto Mars 2020 no JPL da NASA. "Mas o que antes estava fora de alcance agora é concebível, graças à equipa de engenharia de 2020 e aos avanços nas tecnologias de entrada, descida e aterragem em Marte."
Quando a pesquisa do local de aterragem começou, os engenheiros da missão já haviam aperfeiçoado o sistema de pouso de modo a reduzir a área até 50%, em comparação com a do rover Curiosity na Cratera Gale em 2012. Isto permitiu com que a comunidade científica considerasse locais de aterragem mais desafiadores. Os locais de maior interesse científico levaram a NASA a adicionar um novo recurso de nome TRN (Terrain Relative Navigation). O TRN permitirá o estágio de descida da "grua aérea", o sistema movido a motores que transporta o rover até à superfície, a fim de evitar áreas perigosas.
A seleção do local depende de extensas análises e testes de verificação do recurso TRN. Um relatório final será apresentado a um conselho independente de revisão e à sede NASA no outono de 2019.
"Nada tem sido mais difícil, na exploração robótica planetária, do que aterrar em Marte," comenta Zurbuchen. "A equipa de engenharia do rover Mars 2020 fez um trabalho tremendo para preparar esta decisão. A equipa vai continuar o seu trabalho para entender verdadeiramente o sistema TRN e os riscos envolvidos, e vamos analisar as descobertas independentemente para assegurar que maximizamos as nossas chances de sucesso."
A seleção antecipada de um local de aterragem permite que os condutores do rover e a equipa de operações científicas otimizem os seus planos para explorar a Cretara Jezero quando este estiver em segurança no solo. Usando dados da frota de orbitadores marcianos da NASA, mapearão o terreno em mais detalhe e identificarão regiões de interesse - locais com as características geológicas mais interessantes, por exemplo - onde o Mars 2020 poderá recolher as melhores amostras científicas.
ExoMars da ESA-Roscosmos
No coração do programa ExoMars está a busca para determinar se a vida já existiu em Marte, um planeta que claramente albergou água no passado, mas que tem hoje em dia uma superfície seca e exposta à radiação.
Embora o TGO (Trace Gas Orbiter) da ExoMars, lançado em 2016, tivesse começado a sua missão científica este ano para procurar pequenas quantidades de gases na atmosfera que possam estar ligados à atividade biológica ou geológica, o rover vai visitar diferentes locais e perfurar até dois metros abaixo da superfície em busca de pistas de vida passada preservada no subsolo. O veículo transmitirá os seus dados para a Terra através do TGO.
Ambos os candidatos a local de aterragem - Oxia Planum e Mawrth Vallis - preservam um registo rico de história geológica do passado mais húmido do planeta, com aproximadamente 4 mil milhões de anos. Situam-se para norte do equador, separados por várias centenas de quilómetros, numa área do planeta com muitos canais que cortam desde as terras altas a sul até às planícies a norte. Dado que a vida como a conhecemos na Terra requer água líquida, locais como estes incluem muitos alvos principais para procurar pistas que possam ajudar a revelar a presença de vida passada em Marte.
"Com o ExoMars, estamos em busca de bioassinaturas. Embora ambos os locais forneçam oportunidades científicas valiosas para explorar ambientes antigos ricos em água que podem ter sido colonizados por micro-organismos, Oxia Planum recebeu a maioria dos votos," comenta o cientista Jorge Vago, do projeto ExoMars 2020 da ESA.
"Foi dedicada uma quantidade impressionante de trabalho à caracterização dos locais propostos, demonstrando que preenchem os requisitos científicos para os objetivos da missão ExoMars. Mawrth Vallis é uma região cientificamente única, mas Oxia Planum fornece uma margem de segurança adicional para a entrada, descida e aterragem, e para atravessar o terreno a fim de alcançar os locais cientificamente interessantes identificados a partir de órbita."
O Grupo de Trabalho de Seleção de Locais de Aterragem também enfatizou que as descobertas geradas durante o processo de seleção são essenciais para guiar as operações científicas do rover ExoMars.
A recomendação foi feita após uma reunião de dois dias no Centro Espacial Nacional em Leicester, Reino Unido, na qual especialistas da comunidade científica de Marte, da indústria e do projeto ExoMars apresentaram e discutiram os méritos científicos dos locais, juntamente com as restrições técnicas e de engenharia.
A busca pelo local perfeito de aterragem começou há quase cinco anos, em dezembro de 2013, quando a comunidade científica foi convidada a propor locais candidatos. Foram consideradas oito propostas no seguinte mês de abril, com quatro selecionadas para análises detalhadas no final de 2014. Em outubro de 2015, Oxia Planum foi identificado como um dos locais mais compatíveis com os requisitos da missão - naquela altura, ainda em mente com uma data de lançamento em 2018 -, com uma segunda opção a ser selecionada entre Aram Dorsum e Mawrth Vallis. Em março de 2017, a seleção identificou Oxia Planum e Mawrth Vallis como os dois candidatos para a missão de 2020, passando por uma avaliação detalhada nos últimos 18 meses.
No lado técnico, o local de aterragem deverá estar num nível elevação adequadamente baixo, para que haja atmosfera e tempo suficiente para ajudar à desaceleração da descida do paraquedas do módulo de aterragem. Seguidamente, as elipses de 120 x 19 km não devem conter recursos que possam colocar em perigo o pouso, a implementação das rampas de plataforma de superfície para o rover sair e a subsequente condução do veículo. Isto significa examinar a região à procura de declives íngremes, material solto e pedras grandes.
No lado científico, a análise teve que identificar os locais onde o rover poderá usar a sua broca para recuperar amostras abaixo da superfície e definir os possíveis percursos para se deslocar até 5 km do seu local de aterragem a fim de atingir o número máximo de locais interessantes.
Oxia Planum fica no limite onde muitos canais esvaziavam nas vastas planícies. As observações de órbita mostram que a região exibe camadas de minerais ricos em argila que se formaram em condições húmidas há cerca de 4 mil milhões de anos, provavelmente num grande corpo de água parada. Os canais que transportaram material para esta bacia de menor elevação, onde a elipse de aterragem está situada, cobrem uma área com 212.000 quilómetros quadrados. As camadas de material recentemente exposto através da erosão são acessíveis a partir de qualquer um dos pontos de aterragem, fornecendo uma janela para os primeiros tempos da história desta região.
Os minerais em Oxia Planum são representativos daqueles encontrados numa ampla área em torno da região e, portanto, forneceriam informações sobre as condições a uma escala global, colocando restrições sobre o potencial climático de habitabilidade de Marte durante este período.
Diversos períodos aquosos foram seguidos por atividade vulcânica, cobrindo os depósitos ricos em argila. Algum material vulcânico resistiu à erosão até hoje, de modo que os materiais subjacentes podem ter sido expostos recentemente, inicialmente protegidos da radiação espacial e, posteriormente, tornando-os acessíveis ao rover e às suas ferramentas analíticas.
A elipse de aterragem tem uma baixa elevação e contém muito poucos obstáculos topográficos ou encostas desafiadoras.
A plataforma de superfície da ESA e da Roscosmos tem uma janela de lançamento previsto entre 25 de julho de 13 de agosto de 2020 a bordo de um foguetão Proton-M a partir de Baikonur, Cazaquistão, com chegada prevista a Marte no dia 19 de março de 2021.
O módulo de descida separar-se-á do módulo de transporte pouco antes de atingir a atmosfera marciana e fará uso de dois grandes paraquedas, juntamente com propulsores e um sistema de amortecimento, para travar a sua descida e aterragem no Planeta Vermelho. Enquanto o rover vai deslocar-se para locais diferentes para analisar a superfície e a subsuperfície, a plataforma estacionária fornecerá imagens de contexto do local de pouso e monitorização climática e investigações atmosféricas a longo prazo.
A campanha de testes para a preparação do rover marciano está em pleno andamento. A campanha de testes estruturais e térmicos do rover já foi concluída com sucesso e o teste de qualificação do ALD (Analytical Laboratory Drawer) - o laboratório a bordo onde as amostras de perfuração do rover serão processadas e analisadas - também está em fase de conclusão. O teste inclui a verificação da funcionalidade dos mecanismos de processamento de amostras usando análogas às de Marte sob condições simuladas de um ambiente marciano - pressão baixa, atmosfera de dióxido de carbono e uma gama de temperaturas.
Os testes para caracterizar a capacidade do rover em lidar com diferentes tipos de terreno também estão em andamento com o modelo de verificação de locomoção. O fornecimento do hardware de voo também já começou, incluindo o computador, a bateria e o mastro do rover, juntamente com a maioria dos instrumentos científicos.
"A nossa missão ExoMars combina um desempenho extremo com os novos recursos de design do rover, e estamos ansiosos por operar a primeira missão europeia à superfície de Marte," comenta François Spoto, líder da equipa do programa ExoMars.
"O ato de aterrar em Marte tem uma longa cadeia de riscos, mas graças às capacidades e conhecimentos combinados das indústrias europeias e russas, que trabalham com tecnologias fiáveis, estamos focados numa aterragem segura."
A Cratera Jezero, o local escolhido para a missão do rover Mars 2020 da NASA, que vai procurar sinais de vida passada. Para cima, à direita, pode ser visto o delta de um rio esculpido por fluxos.
Crédito: NASA/Tim Goudge
(clique na imagem para ver versão maior)
No passado de Marte, água esculpiu canais e tranportou sedimentos para formar deltas em bacias de lagos. Exames de dados espectrais obtidos a partir de órbita mostram que alguns destes sedimentos têm minerais que indicam alterações químicas pela água. Aqui, no delta da Cratera Jezero, os sedimentos contêm argilas e carbonatos. A imagem combina informações de dois instrumentos a bordo da MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) da NASA, o CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars) e CTX (Context Camera).
Crédito: NASA/JPL/JHUAPL/MSSS/Universidade de Brown
(clique na imagem para ver versão maior)
Os dois candidatos a local de aterragem do rover e da plataforma científica de superfície da ESA-Roscosmos. A área de estudo está delineada pela linha escura. As cores do mapa correspondem a elevação: os brancos e vermelhos são mais altos do que os amarelos e verdes. Os dados foram obtidos pelo altímetro laser a bordo da Mars Global Surveyor da NASA.
Credito: NASA/JPL
(clique na imagem para ver versão maior)
Este mapa realça a zona de possíveis elipses de aterragem em Oxia Planum, com algum espaço de manobra. As cores representam a variedade de terrenos identificados à superfície, incluindo planícies, canais, crateras de impacto e características sopradas pelo vento, por exemplo. Não é um mapa geológico feito para análise científica, mas uma ferramenta usada para identificar texturas superficiais diferentes e onde podem existir potenciais perigos.
As elipses finas mostram as zonas de aterragem mais prováveis para o caso extremo do início e fim da janela de lançamento (o lançamento dita a inclinação de chegada e existem pelo meio outros cenários). O ponto central de aterragem em Oxia Planum é o mesmo, independentemente da data de lançamento real na janela de 25 julho a 13 de agosto.
A imagem de fundo foi obtida pelo instrumento THEMIS (Thermal Emission Imaging System) a bordo da sonda Mars Odyssey da NASA.
Crédito: IRSPS/TAS; NASA/JPL-Caltech/Universidade Estatal do Arizona
(clique na imagem para ver versão maior)
O espectrómetro infravermelho a bordo da Mars Express da ESA, e o CRISM a bordo da MRO da NASA, identificaram argilas ricas em ferro-magnésio como esmectita, ao longo de centenas de quilómetros quadrados em redor da região Oxia Planum. A origem das argilas - talvez devido a alteração por sedimentos vulcânicos - é de bastante interesse para os investigadores que procuram terreno onde podem estar preservados traços de vida e que podem ser estudados por um rover.
A imagem foi obtida pela câmara HiRISE da MRO e mostra uma superfície relativamente plana na região. Imagens como esta têm sido usadas na avaliação dos vários candidatos a local de aterragem. A imagem está centrada em 18,275º N / 335,368º E.
Crédito: NASA/JPL/Universidade do Arizona
(clique na imagem para ver versão maior)
