Onde seria o local de pouso mais ideal para a tripulação do Artemis III no Sistema de Pouso Humano (HLS) da SpaceX? É isso que um estudo recente submetido a Acta Astronáutica espera abordar como uma equipe internacional de cientistas investigou possíveis locais de pouso na região do polo sul lunar, o que ocorre depois que a NASA selecionou 13 regiões candidatas de pouso em agosto de 2022 e tem o potencial de permitir novos métodos para determinar locais de pouso para futuras missões também.
Aqui, Universo Hoje discute esta pesquisa com Dr. Juan Miguel Sánchez-Lozano da Universidade Técnica de Cartagena e Dr. Eloy Peña-Asensio do Politecnico di Milano sobre a motivação por trás do estudo, descobertas significativas, as razões para determinar o local de pouso final, localização para a Cratera Shackleton, e se um módulo de pouso menor que o HLS teria mudado o resultado? Portanto, qual foi a motivação por trás do estudo?
Dr. Sánchez-Lozano conta Universo Hoje“Nossa motivação foi contribuir para o processo de seleção do local de pouso Artemis III introduzindo métodos bem estabelecidos em outros campos de estudo no contexto da exploração espacial pela primeira vez. Especificamente, identificamos que os Sistemas de Informação Geográfica combinados com metodologias de Tomada de Decisão Multicritério (GIS-MCDM) poderiam fornecer valor significativo na avaliação e priorização dos locais de pouso candidatos. Portanto, buscamos demonstrar a utilidade desses métodos para a NASA e aplicá-los na prática identificando e recomendando os locais de pouso mais adequados.”
Para o estudo, os pesquisadores usaram esses métodos para analisar 1.247 locais dentro das 13 regiões candidatas de pouso perto do polo sul lunar previamente identificadas pela NASA para determinar os locais de pouso mais precisos para HLS. Eles conseguiram isso combinando suas metodologias GIS-MCDM com um algoritmo Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) para analisar critérios específicos: visibilidade da superfície lunar, linha de visão para astronautas HLS, Permanently Shadows Regions (PSRs), exposição à luz solar, comunicação direta com a Terra, unidades geológicas e abundância de materiais máficos (rochas vulcânicas ricas em ferro ou magnésio). Portanto, quais foram as descobertas mais significativas deste estudo?
Dr. Peña-Asensio conta Universo Hoje“Além de demonstrar a aplicabilidade do MCDM a esses desafios, nossa análise identificou o Site DM2 (Nobile Rim 2) como o local de pouso ideal com base em critérios como visibilidade, iluminação solar, comunicação direta com a Terra, diversidade geológica e presença de materiais máficos. Os nove melhores locais identificados em nosso estudo estão todos situados dentro desta região. Surpreendentemente, este local não está entre as regiões mais favorecidas dentro da comunidade científica.”
O Sítio DM2 é uma das regiões de pouso mais distantes entre as 13 regiões de pouso candidatas, localizada a aproximadamente 250 quilômetros (150 milhas) da Cratera Shackleton, a última das quais tem uma porção localizada diretamente no polo sul lunar. Os pesquisadores identificaram a localização exata do local de pouso ideal sendo 84°12’5.61” S e 60°41’59.61” E, que está localizado perto de uma cratera PSR. A razão pela qual as crateras PSR são de importância exploratória é devido às crateras serem tão profundas que nenhuma luz solar atingiu suas profundezas em possivelmente bilhões de anos, resultando potencialmente em seu potencial alojamento de depósitos de gelo de água. Portanto, quais foram as razões específicas para selecionar o Sítio DM2 e quais são alguns potenciais locais de pouso de backup?
Dr. Sánchez-Lozano conta Universo Hoje“O Site DM2 oferece desempenho excepcional em vários critérios-chave, incluindo a maior porcentagem de iluminação solar, proporções ótimas de áreas exploráveis de hospedagem de gelo e janelas de comunicação estendidas com a Terra. A força da metodologia de tomada de decisão que empregamos, particularmente a técnica TOPSIS, reside em sua natureza compensatória. Essa abordagem permite que critérios com valores meramente aceitáveis sejam compensados por outros com valores excelentes, resultando em uma classificação abrangente de alternativas. Consequentemente, locais de pouso adjacentes ao local ideal também podem apresentar opções altamente viáveis com um alto grau de aceitabilidade.”
Em relação aos locais de retorno, o Dr. Peña-Asensio conta Universo Hoje“Como potenciais locais de backup, consideramos DM1 (Amundsen Rim) particularmente atraente, pois oferece locais com médias consistentemente altas em todos os parâmetros avaliados. Também destacamos o Sítio 004, centralizado na borda da Cratera Shackleton, que nossa análise identifica como um dos melhores locais de pouso.”
Conforme observado, um dos principais critérios para determinar o local de pouso mais adequado é o HLS, que tentará pousar os primeiros humanos na superfície lunar pela primeira vez desde a Apollo 17 em 1972. No entanto, a altura do HLS é quase dez vezes maior que a do módulo de pouso Apollo, com 50 metros (160 pés) e 5,5 metros (17,9 pés), respectivamente, o que significa que pousar uma espaçonave maior traz seus próprios benefícios e desafios.
Para contextualizar, o projeto original da nave espacial para a Apollo exigia o pouso de uma grande nave espacial na superfície lunar, conhecido como ascensão direta, que Wernher von Braun inicialmente era a favor de usar. No entanto, a técnica de ascensão direta foi descartada em favor da técnica Lunar Orbit Rendezvous (LOR), que argumentava ser menos arriscada devido à necessidade de uma nave espacial menor pousar na superfície lunar. Portanto, se um módulo de pouso menor que o HLS (ou seja, do tamanho da Apollo) estivesse sendo usado, como isso influenciaria a seleção do local de pouso?
Dr. Peña-Asensio conta Universo Hoje“Isso impactaria diretamente nossos resultados, pois consideramos critérios como a iluminação solar recebida pelo módulo de pouso para recarga de energia, visibilidade das janelas do módulo de pouso para ajudar as atividades extraveiculares dos astronautas e permitir a ciência intraveicular, e comunicação direta com a Terra. Um módulo de pouso mais baixo poderia intensificar os desafios impostos pela topografia local, obstruindo as linhas de visão e a luz do sol. No entanto, também poderia oferecer maior estabilidade para o módulo de pouso (ao reduzir a altura do centro de massa), potencialmente diminuindo as restrições de segurança do declive do terreno e, assim, abrindo novas opções de locais de pouso para exploração.”
Enquanto os locais de pouso para a missão Artemis III continuam sendo debatidos, a NASA está programada para lançar a Artemis II no final do ano que vem com uma tripulação de quatro pessoas cuja missão será orbitar a Lua e retornar à Terra como a Apollo 8 em dezembro de 1968. Além disso, a indústria espacial comercial está tentando pousar perto do polo sul lunar com a próxima missão IM-2, cortesia da Intuitive Machines, que no início deste ano pousou com sucesso a primeira espaçonave americana na Lua pela primeira vez desde 1972.
Este estudo demonstra que uma infinidade de métodos pode ser usada para determinar locais de pouso ideais para as missões Artemis e potencialmente outras missões para outros corpos planetários em todo o sistema solar, especificamente o uso de algoritmos de mapeamento e aprendizado de máquina. Portanto, à medida que nos aproximamos da missão Artemis III e do primeiro pouso humano desde a Apollo 17, esses métodos continuarão a evoluir e melhorar para desenvolver métodos de pouso aprimorados à medida que a humanidade continua sua jornada no cosmos.
Dr. Sánchez-Lozano conta Universo Hoje“Esta pesquisa demonstra como metodologias do campo de projetos de engenharia e do mundo empresarial, como técnicas de tomada de decisão multicritério, podem ser aplicadas para resolver problemas de decisão de interesse da comunidade astronômica internacional, como o estudo de caso proposto: a seleção do local de pouso ideal para a missão Artemis III.”
Onde Artemis III pousará finalmente perto do polo sul lunar e como os métodos de seleção de local de pouso melhorarão nos próximos anos e décadas? Só o tempo dirá, e é por isso que nós, cientistas!
Como sempre, continue fazendo ciência e olhando para cima!
