Doze anos atrás, NASA pousou seu laboratório científico de seis rodas usando uma nova tecnologia ousada que abaixa o veículo espacial usando um jetpack robótico.
Desenvolvido devido ao tamanho e peso do Curiosity, o guindaste aéreo permitiu pousos precisos em locais cientificamente valiosos. Este sistema inovador, inicialmente questionado, provou ser essencial para missões e pode ser adaptado para uso em outros corpos celestes.
A missão do rover Curiosity da NASA está comemorando uma dúzia de anos no Planeta Vermelho, onde o cientista de seis rodas continua a fazer grandes descobertas à medida que sobe lentamente o sopé de uma montanha marciana. Acaba de pousar com sucesso em Marte é um feito, mas a missão Curiosity deu vários passos além em 5 de agosto de 2012, pousando com uma nova técnica ousada: a manobra do guindaste aéreo.
Pioneirismo na técnica Sky Crane
Um jetpack robótico levou o Curiosity até sua área de pouso e o baixou até a superfície com cordas de náilon, depois cortou as cordas e voou para realizar um pouso forçado controlado e seguro, fora do alcance do rover.
Claro, tudo isso estava fora do alcance da visão da equipe de engenharia da Curiosity, que estava no controle da missão no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, no sul da Califórnia, esperando por sete minutos agonizantes (veja o vídeo abaixo) antes de explodir em alegria quando receberam o sinal de que o rover pousou com sucesso.
A manobra do guindaste aéreo nasceu da necessidade: o Curiosity era muito grande e pesado para pousar como seus predecessores — envolto em airbags que ricocheteavam na superfície marciana. A técnica também adicionou mais precisão, levando a uma elipse de pouso menor (veja a imagem abaixo).
Durante o pouso do Perseverance em fevereiro de 2021, o mais novo rover da NASA em Marte, a tecnologia do guindaste aéreo foi ainda mais precisa: a adição de algo chamado navegação relativa ao terreno permitiu que o rover do tamanho de um SUV pousasse com segurança em um leito de lago antigo crivado de rochas e crateras.
Evolução de um pouso em Marte
JPL está envolvido nos pousos da NASA em Marte desde 1976, quando o laboratório trabalhou com o Centro de Pesquisa Langley da agência em Hampton, Virgínia, nos dois módulos de pouso Viking estacionários, que pousaram usando motores de descida caros e acelerados.
Para o desembarque de 1997 do Desbravador de Marte missão, o JPL propôs algo novo: enquanto o módulo de pouso balançava em um paraquedas, um conjunto de airbags gigantes inflaria ao redor dele. Então, três retrofoguetes no meio do caminho entre os airbags e o paraquedas fariam a espaçonave parar acima da superfície, e a espaçonave envolta em airbag cairia aproximadamente 66 pés (20 metros) até Marte, quicando inúmeras vezes — às vezes até 50 pés (15 metros) — antes de parar.
Funcionou tão bem que a NASA usou a mesma técnica para pousar os rovers Spirit e Opportunity em 2004. Mas naquela época, havia apenas alguns locais em Marte onde os engenheiros estavam confiantes de que a espaçonave não encontraria uma característica da paisagem que pudesse furar os airbags ou fazer o pacote rolar descontroladamente ladeira abaixo.
“Nós mal encontramos três lugares em Marte que poderíamos considerar com segurança”, disse Al Chen, do JPL, que teve papéis essenciais nas equipes de entrada, descida e pouso do Curiosity e do Perseverance.
Também ficou claro que airbags simplesmente não eram viáveis para um rover tão grande e pesado quanto o Curiosity. Se a NASA quisesse pousar naves espaciais maiores em locais cientificamente mais emocionantes, melhor tecnologia era necessária.
Rover em uma corda
No início de 2000, engenheiros começaram a brincar com o conceito de um sistema de pouso “inteligente”. Novos tipos de radares se tornaram disponíveis para fornecer leituras de velocidade em tempo real — informações que poderiam ajudar a espaçonave a controlar sua descida. Um novo tipo de motor poderia ser usado para empurrar a espaçonave em direção a locais específicos ou até mesmo fornecer alguma sustentação, direcionando-a para longe de um perigo. A manobra do guindaste aéreo estava tomando forma.
O membro do JPL Rob Manning trabalhou no conceito inicial em fevereiro de 2000 e se lembra da recepção que ele teve quando as pessoas viram que ele colocava o jetpack acima do rover, em vez de abaixo dele.
“As pessoas ficaram confusas com isso”, ele disse. “Elas presumiram que a propulsão sempre estaria abaixo de você, como você vê na ficção científica antiga com um foguete pousando em um planeta.”
Assista ao rover Perseverance da NASA pousar em Marte em 2021 com a mesma manobra de guindaste aéreo que o Curiosity usou em 2012. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Manning e colegas queriam colocar a maior distância possível entre o solo e esses propulsores. Além de agitar os detritos, os propulsores de um módulo de pouso poderiam cavar um buraco do qual um rover não conseguiria sair. E enquanto missões anteriores usaram um módulo de pouso que abrigava os rovers e estendia uma rampa para eles rolarem para baixo, colocar propulsores acima do rover significava que suas rodas poderiam tocar o solo diretamente na superfície, agindo efetivamente como trem de pouso e economizando o peso extra de trazer uma plataforma de pouso.
Mas os engenheiros não tinham certeza de como suspender um grande rover por cordas sem que ele balançasse incontrolavelmente. Observando como o problema havia sido resolvido para enormes helicópteros de carga na Terra (chamados de guindastes celestes), eles perceberam que o jetpack do Curiosity precisava ser capaz de sentir o balanço e controlá-lo.
“Toda essa nova tecnologia lhe dá uma chance de lutar para chegar ao lugar certo na superfície”, disse Chen.
O melhor de tudo é que o conceito poderia ser reaproveitado para naves espaciais maiores — não apenas em Marte, mas em outros lugares do sistema solar. “No futuro, se você quisesse um serviço de entrega de carga útil, você poderia facilmente usar essa arquitetura para descer até a superfície da Lua ou em outro lugar sem nunca tocar o solo”, disse Manning.
Rover Curiosity da NASA
O rover Curiosity da NASA, oficialmente conhecido como Mars Science Laboratory (MSL), tem explorado a superfície marciana desde seu pouso bem-sucedido em 6 de agosto de 2012. Equipado com um conjunto de instrumentos científicos projetados para analisar rochas, solos e a atmosfera, a missão principal do Curiosity é investigar o clima e a geologia do planeta e avaliar se Marte poderia ter suportado vida microbiana. As conquistas significativas do rover incluem a descoberta de fluxos de água antigos, moléculas orgânicas complexas e níveis flutuantes de metano na atmosfera marciana, que sugerem um passado mais habitável do planeta. Sua jornada contínua pela Cratera Gale continua a fornecer dados inestimáveis sobre a história ambiental e os processos naturais de Marte.
