Marte é um planeta poeirento. Desde pequenos diabos de poeira a enormes tempestades que envolvem o planeta, a poeira é um desafio constante para as missões de investigação. Isto tem sido especialmente verdade para o Ingenuity, o pequeno helicóptero que desde fevereiro de 2021 que explora Marte juntamente com o rover Perseverance da NASA. Agora, investigadores do Instituto de Tecnologia Stevens, do SSI (Space Science Institute) e do JPL completaram o primeiro estudo, no mundo real, da dinâmica da poeira marciana com base nos primeiros voos históricos do Ingenuity no Planeta Vermelho, preparando o caminho para futuras missões extraterrestres com helicópteros.
O trabalho, publicado na edição de dezembro de 2022 da revista Journal of Geophysical Research: Planets, pode ajudar o programa MSR (Mars Sample Return) da NASA, que irá recuperar amostras recolhidas pelo Perseverance, ou a missão Dragonfly, com destino Titã, a maior lua de Saturno, em 2027.
"Há uma razão pela qual os pilotos de helicópteros na Terra preferem aterrar em helipontos", disse Jason Rabinovitch, coautor e professor assistente no Instituto Stevens. "Quando um helicóptero aterra no deserto, a sua corrente descendente pode levantar poeira suficiente para tapar completamente qualquer visibilidade (o termo técnico na aeronáutica é "brownout") - e Marte é efetivamente um grande deserto".
Rabinovitch trabalha no programa Ingenuity desde 2014, tendo-se juntado ao JPL pouco depois do conceito ter sido apresentado à NASA e tendo criado os primeiros modelos teóricos de levantamento de poeira por helicópteros em poeirentos ambientes marcianos. Rabinovitch continua a trabalhar com o JPL e investiga as interações pluma-superfície durante a descida controlada de uma nave espacial. Ele também modela a inflação supersónica de paraquedas e fenómenos geofísicos, tais como plumas em Encélado.
O estudo da dinâmica da poeira noutro planeta não é fácil, explicou Rabinovitch. "O espaço é um ambiente pobre em dados. É difícil transmitir vídeos e imagens para a Terra, pelo que temos de trabalhar com o que conseguimos obter".
Para superar esse desafio, Rabinovitch e colegas no JPL utilizaram técnicas avançadas de processamento de imagem para extrair informações de seis voos do Ingenuity, todos vídeos de baixa resolução captados pelo Perseverance. Ao identificar pequenas variações entre "frames" de vídeo, e a intensidade de luz de pixéis individuais, os investigadores conseguiram calcular tanto o tamanho como a massa total de nuvens de poeira levantadas à medida que o Ingenuity descolava, pairava, se manobrava e aterrava.
Os resultados não ficaram muito longe dos modelos de engenharia de Rabinovitch - um feito notável, dada a informação limitada à disposição da equipa já em 2014, quando Rabinovitch e colegas escreviam rascunhos em envelopes, cálculos com o objetivo de apoiar o conceito original do Ingenuity.
A investigação mostra que, tal como previsto, a poeira é uma consideração significativa para helicópteros extraterrestres, estimando-se que o Ingenuity tenha levantado cerca de um-milésimo da sua massa (1,8 kg) de cada vez que levantou voo. Isto corresponde a muitas vezes mais poeira do que aquela gerada por um helicóptero equivalente na Terra, apesar de Rabinovitch advertir que é complicado fazer comparações diretas.
"Foi emocionante ver o vídeo pela Mastcam-Z do Perseverance, que foi tirado por razões de engenharia e que acabou por mostrar o Ingenuity a levantar tanta poeira da superfície que até abriu uma nova linha de investigação", disse Mark Lemmon, cientista de investigação sénior no MSL (Mars Science Laboratory) do SSI e autor principal do estudo.
"Quando se pensa na poeira de Marte, é preciso considerar não só a gravidade mais baixa, mas também os efeitos da pressão do ar, temperatura, densidade do ar - há muita coisa que ainda não compreendemos totalmente", disse Rabinovitch. Ainda assim, acrescentou, é isso que torna o estudo das nuvens de poeira do Ingenuity tão excitante.
Uma melhor compreensão dos "brownouts" pode ajudar a NASA a alargar as futuras missões robóticas, mantendo os painéis solares operacionais durante mais tempo ou facilitando o pouso seguro de equipamento delicado na poeirenta superfície marciana. Também pode fornecer novos conhecimentos sobre o papel do vento e da poeira transportada pelo vento nos padrões climáticos e na erosão, tanto na Terra como em ambientes extremos noutras partes do Sistema Solar.
// Instituto de Tecnologia Stevens (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Journal of Geophysical Research: Planets)
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