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Pela primeira vez em mais de 30 anos, a NASA não tem planos concretos para enviar novos módulos de pouso ou veículos exploradores a Marte. Em vez disso, o foco da agência no planeta vermelho a curto prazo está em drones aéreos, um modo pioneiro de exploração que não parecia realista até alguns anos atrás.
O primeiro uso real de drones para fins científicos em Marte ocorrerá com a missão SkyFall, uma frota de três helicópteros com lançamento previsto para o final de 2028. Os helicópteros da SkyFall viajarão até o planeta vermelho a bordo da missão Space Reactor-1 "Freedom" da NASA, cujo objetivo principal é demonstrar a propulsão elétrica nuclear no espaço profundo.
O cronograma de lançamento é ambicioso para o SR-1 Freedom e o SkyFall, projetos que sequer existiam no portfólio da NASA há seis meses. O plano da NASA para a missão SR-1 Freedom, estimada em $2,1 bilhões, prevê a reutilização do módulo central da cancelada estação espacial lunar Gateway como plataforma de testes para propulsão elétrica nuclear. O SkyFall se baseará no sucesso da NASA com o helicóptero Ingenuity, um veículo experimental que se tornou o primeiro helicóptero a voar em outro mundo em 2021.
O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA está em parceria com a AeroVironment, desenvolvedora de drones de alta altitude, para projetar e construir os três helicópteros SkyFall, além de um reserva. A mesma equipe foi responsável pelo helicóptero Ingenuity, que pousou em Marte com o rover Perseverance da NASA há cinco anos.
Desenvolvimento em andamento
A AeroVironment anunciou na semana passada que recebeu um contrato do JPL para "projetar e fabricar em conjunto" os três helicópteros SkyFall. O Ingenuity realizou 72 voos antes de um pouso forçado no início de 2024, superando em muito o plano original da missão, que previa cinco voos de teste. Os engenheiros estão utilizando o projeto do Ingenuity como base para os helicópteros SkyFall. Os novos veículos serão um pouco maiores que o Ingenuity — cerca de 2,5 kg em vez de 1,8 kg — e contarão com rotores aprimorados para suportar uma carga útil maior.
O projeto SkyFall demonstrará que "helicópteros para Marte podem ser construídos como uma linha de produção repetível, e não como uma entrega única", afirmou Jeff Rodrian, chefe da divisão MacCready Works da AeroVironment, a organização de pesquisa e desenvolvimento avançado da empresa.
A AeroVironment é responsável pelos sistemas de rotores, fuselagens, estruturas, integração de aviônicos e acomodação de cargas úteis científicas dos helicópteros, informou a empresa em um comunicado à imprensa. O JPL desenvolverá o sistema de energia, a eletrônica, os algoritmos e o software, juntamente com um radar de penetração no solo para buscar gelo em camadas superficiais rasas abaixo da superfície marciana. Cada helicóptero também carregará um conjunto de câmeras e sensores para coletar dados sobre a atmosfera de Marte.
Esta é uma versão aprimorada do Ingenuity, que carregava duas câmeras, mas não possuía instrumentos científicos sofisticados. O alcance. Ingenuity era limitado pela necessidade de comunicação através de uma estação base no rover Perseverance, enquanto o SkyFall será capaz de transmitir e receber dados por meio de orbitadores de retransmissão de comunicação que sobrevoam a área.
Estávamos analisando os planos de lançamento da NASA, tentando descobrir quando poderíamos estender a mão e pegar carona em um rover, um módulo de pouso ou qualquer outra coisa que fosse para a superfície de Marte", disse Will Pomerantz, chefe de empreendimentos espaciais da AeroVironment. "E ficou claro, especialmente com as mudanças nos planos de retorno de amostras de Marte, que provavelmente não haveria nada a caminho da superfície de Marte tão cedo, e não queríamos ter que esperar".
Assim, os engenheiros desenvolveram um novo método para levar os helicópteros SkyFall a Marte. Em vez de serem transportados por um rover marciano, como fez o Ingenuity, os SkyFall se separarão da espaçonave SR-1 Freedom durante a aproximação ao planeta vermelho. Eles entrarão na atmosfera marciana envoltos por um escudo térmico protetor e, em seguida, se desprenderão para pousar autonomamente por conta própria.
Esse foi realmente o início da conversa sobre o que agora é conhecido como a manobra SkyFall", disse Pomerantz. "Acreditamos que isso é possível. Acreditamos que podemos ter uma missão em que helicópteros sejam lançados ao mar… que saiam de uma cápsula de reentrada, já que esta entra inicialmente pela atmosfera marciana, e não precisem de uma plataforma de pouso ou de um veículo explorador para chegar à superfície."
Ficamos muito entusiasmados com essa ideia", continuou ele. "Mais uma vez, isso abre novas possibilidades operacionais e novas janelas de lançamento, francamente, para realizar a exploração da superfície de Marte a um novo patamar de custo, o que é realmente empolgante para mim, e talvez ir a lugares que não seriam viáveis com nenhum outro método de exploração."
Limites de custos e de massa
A NASA não divulgou o custo estimado da missão SkyFall, e um porta-voz da agência se recusou a fornecer ao Ars o valor do contrato do JPL com a AeroVironment.
Apesar das vantagens, drones como o SkyFall têm limitações.
Os avanços na miniaturização agora tornam viável a instalação de cargas úteis como radares em plataformas tão pequenas quanto a SkyFall. Mas não há espaço para acomodar um conjunto completo de instrumentos de um rover em um helicóptero marciano. Isso significa que, pelo menos por enquanto, nada de braços robóticos, perfuratrizes ou cargas úteis para buscar evidências de vida passada ou presente. A missão dos radares de penetração no solo da SkyFall remete à estratégia da NASA, que há décadas guia a exploração de Marte: seguir a água.
Em março, o administrador da NASA, Jared Isaacman, anunciou o apoio da agência à missão SkyFall, juntamente com a SR-1 Freedom. A prioridade clara da NASA sob a administração Trump é estabelecer uma base lunar na superfície da Lua. Isaacman também defende a propulsão nuclear e busca oportunidades para "vitórias" que sejam acessíveis e viáveis nos próximos anos. A SkyFall se encaixa perfeitamente nesse perfil.
Estamos trabalhando arduamente há alguns meses", disse Pomerantz. "Mais uma vez, estamos dentro do prazo e do orçamento, aquelas palavras mágicas que não tive a oportunidade de dizer muitas vezes antes na minha carreira aeroespacial, mas que pude dizer sobre todos os projetos de helicópteros para Marte que realizamos aqui na AV."
Um avanço recente nos testes em solo envolveu as pás de rotor maiores que equiparão os helicópteros SkyFall. A atmosfera marciana é rarefeita, com apenas 1% da densidade do ar ao nível do mar na Terra, portanto, os helicópteros que voam em Marte precisam girar seus rotores mais rápido do que na Terra para gerar sustentação. Veículos mais pesados precisam de mais sustentação do que os mais leves, então os rotores do SkyFall serão maiores do que os do Ingenuity. Isso significa que as pontas dos rotores do SkyFall cortarão o ar marciano em velocidade supersônica. Os projetistas do Ingenuity intencionalmente limitaram a velocidade de seus rotores a Mach 1 porque temiam que as pás se quebrassem.
No início deste ano, os engenheiros colocaram pás de rotor do tamanho das do SkyFall em uma câmara de testes e as fizeram girar a uma velocidade máxima de Mach 1,08 sem danificá-las.
Conseguimos levar as pontas dos rotores acima da velocidade do som", disse Pomerantz. "Isso nos dá muita confiança na capacidade de operar os veículos da maneira mais eficiente possível. Também nos dá muita confiança na capacidade de realizar a manobra SkyFall em si e passar pelo regime do primeiro voo, onde sairemos da cápsula de reentrada e encontraremos o caminho de volta ao solo".
A NASA ainda está em processo de seleção do local de pouso da SkyFall, mas a busca por gelo de água enterrado pode levar os helicópteros mais perto das calotas polares permanentes de Marte. Engenheiros do Jet Propulsion Laboratory e da AeroVironment estão trabalhando em um painel solar maior para melhorar a produção de energia em locais de alta latitude, disse Pomerantz. Também é muito cedo para saber como os cientistas usarão os helicópteros. Eles podem voar em direções diferentes após chegarem a Marte, ou podem realizar observações coordenadas em conjunto.
É uma missão incrível. É uma demonstração tecnológica por si só, demonstrando essa manobra SkyFall", disse Pomerantz. "Além disso, o objetivo é que possamos realizar uma missão científica, sobrevoando a área com instrumentos científicos dedicados, incluindo o radar de penetração no solo."
