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Korolev: A Piscina de Marte

Todos já sabem que há água – na forma de gelo – em Marte, mas uma imagem divulgada no dia 20/12/2018 pela ESA (Agência Espacial Europeia) tem causado alvoroço entre os cientistas e aqueles que – como eu – acompanham o progresso da jornada humana ao Planeta Vermelho.

O satélite da missão Mars Express da ESA, através de várias órbitas com o foco na cratera Korolev conseguiu montar imagens em altíssima resolução de uma “piscina” de gelo com cerca de 82 km de diâmetro e cerca de 1,8 km de espessura. Isso é muita água!

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Figura 1. Piscina de gelo na cratera Korolev em Marte, com 82 km de diâmetro e 1,8 km de profundidade.

A Missão Mars Express

A Missão Mars Express da ESA – com participação da NASA – foi lançada em 2 de junho de 2003 e atingiu Marte seis meses mais tarde, exatamente no dia 25 de dezembro de 2003. Estamos, portanto, no mês do aniversário de 15 anos de inserção de órbita da nave e o início do seu programa científico. Um belo presente de aniversário de 15 anos, não?

Objetivo principal da missão é procurar água sub-superficial. Sete instrumentos científicos na nave espacial ajudam nas investigações rigorosas para responder a perguntas fundamentais sobre a atmosfera, superfície do ambiente marciano, geologia, história da água e o potencial de vida em Marte.

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Figura 2. Satélite da Missão Mars Express na órbita de Marte desde dezembro de 2003.

No caso das imagens recentes da cratera Korolev,  foram feitas com uma câmera de alta resolução – Stereo Camera (HRSC) – da Mars Express e são compostas da visão da cratera Korolev em cinco diferentes ‘tiras’ que foram combinadas para formar uma única imagem, com cada tira recolhida ao longo de uma órbita diferente. A cratera também é mostrada em perspectiva, contexto e pontos de vista topográficos, que oferecem uma visão mais completa do terreno e em torno da cratera.

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Figura 3. Cratera Korolev em ‘tiras’ fotográficas para a montagem da foto em alta resolução.

A Cratera de Korolev

A cratera de Korolev – que foi batizada com o nome do engenheiro russo Sergei Korolev, da época do programa Sputnik – tem 82 km de diâmetro e se encontra nas planícies do norte de Marte, ao sul de um grande pedaço de terreno cheio de dunas que circunda a parte da tampa de polar norte do planeta (conhecida como Olympia Undae).

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Figura 4. Aspectos topográficos da cratera Korolev.

A cratera Korolev é um exemplo especialmente bem preservado de uma cratera marciana, preenchida não por neve, mas por gelo durante o ano todo devido a um fenômeno interessante conhecido como ‘armadilha fria’, que ocorre devido à profundidade da cratera – cerca de 2 km verticalmente abaixo de sua borda – fazendo com que o ar se mova sobre o depósito de gelo e esfrie a parte inferior, criando uma camada de ar frio que fica diretamente acima o próprio gelo, comportando-se como um escudo, ajudando o gelo a permanecer sempre estável. O ar, como se sabe, é um fraco condutor de calor, exacerbando esse efeito e mantendo a cratera Korolev permanentemente gelada.
 

Agora é esperar os próximos passos da exploração do Planeta Vermelho com essa importante descoberta e seus desdobramentos em artigos científicos que certamente surgirão em função dos estudos a partir das imagens e outros dados obtidos.

InSight: Explorando o Interior de Marte

O foco mudou, tudo bem… Pelo menos nos próximos 10 anos será Lua – e não Marte – o alvo da NASA para missões tripuladas além da órbita da Terra. Mas isso não significa que desistimos do Planeta Vermelho. Longe disso, a NASA toma a decisão mais acertada: fazer de nossa Lua agora um laboratório para a futura exploração humana em Marte e além.

A Missão InSight

A partir da base da Força Aérea de Vandenbert, em 5 de maio de 2018, abordo de um foguete Atlas V-401 da United Launch Alliance, a NASA lançou sua Missão InSight – acrônimo para Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport – rumo a Marte, numa viagem de 485 milhões de quilômetros e seis meses de duração, chegando hoje no seu momento decisivo: o pouso com sucesso no Planeta Vermelho em 26 de novembro de 2018.

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Figura 1 – Foguete Atlas V-401 antes do lançamento da Missão InSight.

Pointing up A Missão InSight foi a primeira missão para outro planeta lançada a partir da Costa Oeste dos Estados Unidos. Em geral os lançamentos de foguetes são realizados na Costa Leste – a partir do Kennedy Space Center da NASA – e voam para leste, sobre as águas do Oceano Atlântico, aproveitando-se do sentido de rotação da Terra para adicionar impulso extra ao veículo lançador. O Atlas V-401, no entanto, é poderoso o suficiente para voar para o sul em direção ao mar da base da Força Aérea de Vandenberg, sem necessidade do impulso extra da rotação da Terra.

A Missão InSight é a mais ambiciosa missão exploratória em Marte, pois contará com um explorador robótico enviado para fazer o primeiro checkup completo e estudar em profundidade o interior do planeta desde a sua formação há 4,5 bilhões de anos: sua crosta, seu manto e seu núcleo.

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Figura 2 – Aspecto do interior do planeta Marte.


Objetivos da Missão

Missões anteriores para o planeta vermelho investigaram sua superfície através do estudo de suas crateras, vulcões, rochas e solo. Mas as assinaturas da formação do planeta só podem ser encontradas por sensoriamento e estudos de seus sinais vitais muito abaixo da superfície. Este é o principal objetivo da Missão InSight.

Um planeta rochoso se forma a partir de materiais reunidos num processo chamado acreção. Este material então é separado em camadas à medida em que se esfria, que é conhecido como diferenciação. Um planeta totalmente formado emerge lentamente, com uma camada superior, conhecida como a crosta, o manto no meio e um núcleo de ferro sólido.

Um dos objetivos da missão será descobrir como Marte – e consequentemente outros corpos rochosos do Sistema Solar – se formou e evoluiu até se tornar um planeta. A missão também vai determinar a taxa de atividade tectônica marciana e impactos de meteoritos.

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Figura 3 – Processo de acreção de um planeta.

Pointing up Em astrofísica, acreção é a acumulação de matéria na superfície de um astro, através da ação da gravidade. A maioria dos objetos astronômicos, como galáxias, estrelas e planetas é assim formada.

Um completo laboratório totalmente automatizado será enviado ao Planeta Vermelho. A Missão InSight contará com vários equipamentos científicos de última geração, entre os quais se destacam:

  • Um sismógrafo para estudar a crosta de Marte e obter dados importantes sobre a temperatura, pressão e composição do material que primeiro formou o planeta.
  • Uma sonda de fluxo de calor investigará quanto calor ainda está fluindo do interior de Marte. Suas observações irão gerar dados sobre o quanto a Terra e Marte são feitos do mesmo material, dando uma ideia de como o planeta evoluiu.
  • Um rádio de experimento científico que medirá as menores alterações da sonda e revelar como Marte está se movendo em sua órbita. Estas medições fornecerão informações sobre a natureza do núcleo interior profundo de Marte, revelando em que profundidade o núcleo de Marte se torna sólido, o que levará a conhecer o quanto de outros minerais, além do ferro, podem estar presentes.

Todas as ferramentas científicas da sonda foram projetadas para ajudar a olharmos para trás no tempo, para quando primeiro se formaram os planetas rochosos do Sistema Solar.

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Figura 4 – Aspecto da Sonda da Missão InSight em solo marciano com destaque ao sismógrafo e o equipamento de perfuração profunda do solo.

Momento crucial

Como em toda missão a outro planeta, o momento do pouso é crítico e tenso para a equipe de Terra.  Todo o processo é automatizado e pré-programado.

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Figura 5 – Aspecto da nave espacial da Missão InSight se aproximando do Planeta Vermelho.

Apesar do sucesso da NASA em missões anteriores, é importante lembrar que Marte está a cerca de 20 minutos-luz da Terra, ou seja, os sinais de rádio levam cerca de 20 minutos para viajar da Terra a Marte e vice-versa, e apesar de toda programação prévia não se sabe as reais condições do planeta no momento exato da aproximação, entrada na atmosfera e até o momento do pouso no solo marciano.

Apesar de todas as probabilidades de falha, a missão foi um sucesso, pousando em Marte, como previsto, no dia 26 de novembro de 2018.

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Figura 6 – Aspecto do pouso da nave da Missão InSight em Marte.

Comunicação permanente com a Terra

A sonda da Missão InSight terá comunicação permanente com a Terra a partir de Marte.

A NASA usará a Deep Space Network (DSN), uma rede internacional de antenas que fornece links de comunicação entre a nave de exploração planetária e suas equipes de missão na terra.

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Figura 7 – Aspecto de um dos complexos da DSN da NASA.

A DSN consiste de três complexos de comunicação do espaço profundo colocados aproximadamente 120 graus separados ao redor do mundo: em Goldstone, no deserto de Mojave na Califórnia; perto de Madrid, Espanha; e perto de Canberra, Austrália. Este posicionamento estratégico permite constante links para nave espacial distante, mesmo considerando a rotação da Terra sobre seu próprio eixo.

A missão de InSight se baseia em nave espacial em órbita de Marte para a coleta de dados e retransmissão da nave espacial para as antenas da rede de espaço profundo na Terra.

A Equipe

A equipe da InSight é composta por cientistas e engenheiros de várias especialidades e é uma colaboração única entre países e organizações ao redor do mundo. A equipe de cientistas inclui investigadores dos Estados Unidos, França, Alemanha, Áustria, Bélgica, Canadá, Polônia, Espanha, Suíça e Reino Unido.

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Figura 8 – Equipe do projeto InSight.

Marte ainda é o objetivo a médio prazo

Em dezembro de 2017, o presidente americano Donald J. Trump deu a NASA uma nova determinação: direcionar os esforços para exploração da Lua a partir de agora e nos próximos 10 anos, mas com o objetivo de adiante irmos a Marte e além. A Missão InSight é parte dessa estratégia que, realmente, parece ser a mais correta. Primeiro uma base permanente na Lua; depois Marte e além.

A pesar de nos próximos anos o foco principal seja a criação de uma base permanente na nossa Lua, o projeto ainda mantém uma missão prevista a Marte em 2020 como um bloco de construção para uma missão de robótica subsequente de ida e volta com o primeiro lançamento histórico para outro planeta e retorno através de um gateway lunar.

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Figura 9 – Ilustração da NASA mostrando as 4 naves que já pousaram com sucesso no Planeta Vermelho: Sojourner, Spirit, Opportunity, e Curiosity. A imagem também mostra a Mars 2020 – prevista para 2020 – e o Homem, num futuro a médio prazo.

Marte será, sem dúvida, o próximo passo. E tem que ser um passo bem dado, com objetivo concreto de chegarmos para ficar. Mas, por enquanto, vamos aprender a viver – e conviver – em outro mundo fora da Terra fazendo a nossa Lua de laboratório.

Créditos das imagens: NASA.

Pálidos pontos, por um CubeSat

Em 14 de fevereiro de 1990 uma imagem, aparentemente comum, impressionou um dos mais famosos astrônomos da nossa era, Carl Sagan. Foi o registro do nosso Planeta Terra, ocupando apenas 1 pixel da imagem, realizado pela sonda Voyager 1 à incrível distância de 40,5 AU, o qual ele chamou de “pálido ponto azul”, alertando-nos para a necessidade de protegermos o nosso planeta.

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Figura 1. Um pálido ponto azul: nosso Planeta Terra, registrado pela sonda Voyager 1 a mais de 6 bilhões de quilômetros de distância.

O tempo passou, a tecnologia espacial avançou e hoje temos “naves” – ou melhor dizendo, satélites – de tamanhos bastante reduzidos – iguais a uma caixa de presentes. São os chamados CubeSat, acrônimo das palavras em Inglês: Cube e Satellite – Cubo e Satélite.

Os CubeSat são um tipo de satélite miniaturizado usado para pesquisas espaciais e comunicações radioamadoras. Os CubeSats normalmente possuem volume de 1 litro (um cubo de 10 cm) e massa de até 1,33 kg. O interessante é que, normalmente, esse tipo de satélite usa componentes eletrônicos “de prateleira”.

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Figura 2. Aspecto de um CubeSat. Uma caixinha de 10 cm de lado, cheia de componentes eletrônicos simples que são lançados em órbita baixa da Terra – abaixo dos 800 km de altitude – para fazer experiências mais simples e com um custo bem inferior em relação aos satélites tradicionais.

 

A Grande Surpresa dos CubeSats na Missão InSight da NASA

A InSight é uma missão do programa do Discovery da NASA para exploração interior do Planeta Marte, usando investigações sísmicas, geodésia e transporte de calor, que irá colocar um único módulo geofísico em Marte para estudar seu interior profundo. Tratarei desse assunto em outro post, no futuro.

Lançada no dia 5 de maio de 2018, com previsão de chegada ao Planeta Vermelho em 26 de novembro de 2018, levou “de carona” em seu veículo lançador alguns CubeSats para diversos tipos de experiências e entre as quais, testar o quão distantes os CubeSats poderiam suportar o recebimento de comandos a partir do nosso planeta.

O resultado: A NASA estabeleceu um novo recorde de distância para CubeSats em 8 de maio, quando um par de CubeSats chamado Mars Cube One (MarCO) alcançou a distância de 1 milhão de quilômetros da Terra. Um do CubeSats, chamado MarCO-B, usando uma câmera com lentes do tipo “olho de peixe”, tirou sua primeira foto no dia 9 de maio de 2018. Essa foto é parte do processo usado pela equipe de engenharia para confirmar a que antena de alto ganho da nave se desdobrou corretamente. Como um bônus, capturaram a Terra e sua Lua como pequenas partículas flutuando no espaço, lembrando o feito da Voyager 1, 28 anos atrás.

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Figura 3. Pálidos pontos flutuantes no Espaço. Nosso lar, o Planeta Terra, e o único lugar do Universo onde o Homem já pisou além de seu planeta natal.

Vendo essas imagens não há como não lembrar da emocionante reflexão de Carl Sagan durante uma palestra pública na Universidade Cornell em 1994, quando apresentou a imagem da Voyager 1 sobre o profundo significado atrás da ideia do “pálido ponto azul”.

Olhem de novo esse ponto. É aqui, é a nossa casa, somos nós. Nele, todos a quem ama, todos a quem conhece, qualquer um sobre quem você ouviu falar, cada ser humano que já existiu, viveram as suas vidas. O conjunto da nossa alegria e nosso sofrimento, milhares de religiões, ideologias e doutrinas econômicas confiantes, cada caçador e coletor, cada herói e covarde, cada criador e destruidor da civilização, cada rei e camponês, cada jovem casal de namorados, cada mãe e pai, criança cheia de esperança, inventor e explorador, cada professor de ética, cada político corrupto, cada “superestrela”, cada “líder supremo”, cada santo e pecador na história da nossa espécie viveu ali – em um grão de pó suspenso num raio de sol.

A Terra é um cenário muito pequeno numa vasta arena cósmica. Pense nos rios de sangue derramados por todos aqueles generais e imperadores, para que, na sua glória e triunfo, pudessem ser senhores momentâneos de uma fração de um ponto. Pense nas crueldades sem fim infligidas pelos moradores de um canto deste pixel aos praticamente indistinguíveis moradores de algum outro canto, quão frequentes seus desentendimentos, quão ávidos de matar uns aos outros, quão veementes os seus ódios.

As nossas posturas, a nossa suposta auto importância, a ilusão de termos qualquer posição de privilégio no Universo, são desafiadas por este pontinho de luz pálida. O nosso planeta é um grão solitário na imensa escuridão cósmica que nos cerca. Na nossa obscuridade, em toda esta vastidão, não há indícios de que vá chegar ajuda de outro lugar para nos salvar de nós próprios.

A Terra é o único mundo conhecido, até hoje, que abriga vida. Não há outro lugar, pelo menos no futuro próximo, para onde a nossa espécie possa emigrar. Visitar, sim. Assentar-se, ainda não. Gostemos ou não, a Terra é onde temos de ficar por enquanto.

Já foi dito que astronomia é uma experiência de humildade e criadora de caráter. Não há, talvez, melhor demonstração da tola presunção humana do que esta imagem distante do nosso minúsculo mundo. Para mim, destaca a nossa responsabilidade de sermos mais amáveis uns com os outros, e para preservarmos e protegermos o “pálido ponto azul”, o único lar que conhecemos até hoje.

—Carl Sagan

 

Nota do autor

Em astronomia, a Unidade Astronômica (abreviada como AU, por recomendação da União Astronômica Internacional) é uma unidade de distância, aproximadamente igual à distância média entre a Terra e o Sol. É bastante utilizada para descrever a órbita dos planetas e de outros corpos celestes no âmbito da astronomia planetária. Em 2012, a União Astronômica Internacional definiu um valor constante e padrão para a UA, até então considerada como aproximadamente 150 milhões de km. O valor da constante é AU = 149 597 870 700 m.