A NASA deu mais um passo no desenvolvimento da missão SkyFall, que pretende enviar três pequenos helicópteros para explorar Marte. Um dos principais equipamentos envolvidos acaba de passar por uma importante etapa de testes: uma antena ultraleve e flexível, criada para funcionar junto a um radar capaz de localizar gelo escondido logo abaixo da superfície marciana.
A presença de água congelada é considerada um dos recursos mais importantes para futuras missões tripuladas ao Planeta Vermelho. Além de servir para consumo humano, esse gelo poderá ser transformado em oxigênio para respiração e em hidrogênio, utilizado na produção de combustível para foguetes. Encontrar depósitos de fácil acesso reduziria bastante a quantidade de suprimentos que precisariam ser levados da Terra.
Em resumo:
- NASA testou antena ultraleve para helicópteros da missão SkyFall;
- Radar buscará gelo raso escondido sob o solo marciano;
- Gelo poderá fornecer água, oxigênio e combustível para astronautas;
- Antena flexível dobra nos pousos e recupera o formato;
- Protótipo resistiu a 200 pousos simulados sem falhas;
- Missão prevista para 2028 ajudará futuras bases humanas em Marte.
Radar pode detectar gelo logo abaixo da superfície de Marte
Hoje, sondas que orbitam Marte conseguem identificar grandes reservas de gelo localizadas a dezenas de metros de profundidade. No entanto, esses equipamentos têm dificuldade para enxergar as camadas mais rasas do solo, justamente onde seria mais fácil retirar esse recurso durante futuras expedições humanas.
Segundo a NASA, essa limitação poderá ser superada pelos helicópteros da missão SkyFall. Como voarão a baixa altitude e em velocidade reduzida, eles conseguirão utilizar um radar de penetração no solo para detectar a transição entre o solo seco e o gelo enterrado a poucos metros da superfície, produzindo mapas muito mais detalhados dessas regiões.
O radar funcionará em uma ampla faixa de radiofrequências, entre 500 e 2.500 megahertz. Essa combinação permite reunir informações de diferentes profundidades. Ondas de rádio mais longas conseguem penetrar vários metros abaixo da superfície, enquanto as mais curtas oferecem imagens mais detalhadas das camadas superiores do terreno.
Embora a tecnologia do radar já seja conhecida, integrá-la a um helicóptero do tamanho do SkyFall exigiu uma solução inédita. Uma antena convencional seria grande demais para caber sob a aeronave sem atrapalhar os pousos. Como a distância entre o solo marciano e a parte inferior do helicóptero é de apenas cerca de 15 centímetros, os engenheiros precisaram desenvolver um equipamento muito menor e mais flexível.
Depois de analisar diferentes possibilidades, a equipe escolheu o modelo conhecido como antena Vivaldi. Esse tipo de antena é capaz de transmitir e receber sinais em uma faixa muito ampla de frequências, característica essencial para o radar da missão. Além disso, seu formato plano facilita a fabricação em materiais leves e flexíveis.
A antena curvilínea foi nomeada por seu inventor, Peter Gibson, que considerou que suas linhas sinuosas lembravam um violino, instrumento associado ao compositor Antonio Vivaldi.
Mesmo utilizando essa tecnologia, a antena original ainda era grande demais para o helicóptero. Como o radar da missão foi projetado apenas para investigar até cerca de cinco metros de profundidade em um solo seco, que interfere menos nas ondas de rádio do que os terrenos terrestres, os pesquisadores conseguiram reduzir ainda mais as dimensões da peça sem comprometer sua eficiência.
Ainda assim, a antena continua sendo cerca de uma vez e meia mais comprida do que as pernas do helicóptero. Isso significa que ela precisará se dobrar durante cada pouso, principalmente se a aeronave tocar uma pedra ou uma superfície irregular. Em seguida, deverá voltar automaticamente ao formato original para continuar coletando dados durante o voo.
Para suportar esse esforço repetitivo, os engenheiros revestiram a antena com poliéster e camadas de Vectran, um material extremamente resistente que já foi utilizado nos airbags que amorteceram o pouso dos robôs Spirit e Opportunity em Marte. O conjunto também recebeu molas flexíveis de fibra de vidro e uma estrutura de magnésio para manter sua estabilidade durante o voo.
Antena ultraleve é essencial para enfrentar atmosfera rarefeita
Mesmo com todos esses reforços, o equipamento permanece bastante leve. A antena completa pesa cerca de 150 gramas, pouco mais do que o peso de dois arcos de violino. Reduzir a massa é essencial, já que qualquer grama adicional influencia diretamente o desempenho de aeronaves que precisam voar na atmosfera extremamente rarefeita de Marte.
Após concluir o desenvolvimento do protótipo, a equipe iniciou uma série de testes no Laboratório de Propulsão a Jato (JPL), na Califórnia. O objetivo era verificar se a antena conseguiria suportar as condições extremas encontradas durante uma missão espacial sem perder sua capacidade de transmitir e receber sinais de radar.
Os engenheiros começaram dobrando a antena para simular sua posição após um pouso em Marte. Em seguida, o equipamento foi submetido a grandes variações de temperatura que reproduzem o ciclo de dias e noites do planeta, onde a diferença térmica pode chegar a aproximadamente 94°C.
Depois dessa etapa, a antena foi flexionada repetidas vezes para representar dezenas de pousos realizados pelos helicópteros ao longo da missão. Entre um ciclo e outro, os pesquisadores interromperam os testes para medir se o desempenho das transmissões de rádio permanecia o mesmo.
Os ensaios também incluíram uma situação ainda mais exigente. A antena foi instalada de cabeça para baixo durante as medições de radiofrequência, criando um esforço mecânico superior ao que ela enfrentará na gravidade marciana, que corresponde a apenas cerca de um terço da gravidade da Terra.
Os resultados foram considerados bastante positivos. Ao final da campanha de testes, a antena havia suportado o equivalente a 200 pousos em Marte, mais do que o dobro do necessário para cumprir a missão principal, sem apresentar perda de desempenho ou deformações permanentes.
Segundo os responsáveis pelo projeto, esse resultado respondeu às principais dúvidas técnicas da equipe. Embora ainda sejam necessários novos testes antes da aprovação definitiva para voo, o desempenho obtido confirmou que o conceito funciona como esperado.
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O que vem por aí
A próxima fase prevê a construção de um novo modelo de engenharia. Esse equipamento será submetido a ensaios de vibração, testes de abertura da antena em condições que simulam o ambiente marciano e avaliações de desempenho no Mars Yard, área do JPL preparada para reproduzir o terreno do Planeta Vermelho.
Cada um dos três helicópteros SkyFall levará quatro instrumentos científicos. A missão aproveita a experiência adquirida com o helicóptero Ingenuity, que realizou 72 voos em Marte ao longo de quase três anos. O sucesso dessa aeronave mostrou que o voo controlado é possível na atmosfera marciana e abriu caminho para missões aéreas mais ambiciosas.
Se o cronograma for mantido, a missão SkyFall deverá ser lançada no fim de 2028 a bordo do foguete Freedom, da própria NASA. Além de ampliar o conhecimento sobre o subsolo marciano, a missão poderá indicar os melhores locais para futuras bases humanas, tornando a exploração de Marte mais segura e eficiente.
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