Marte é conhecido por suas características geológicas únicas. Olympus Mons é um enorme vulcão escudo 2,5 vezes mais alto que o Monte Everest. Hellas Planitia é a maior cratera de impacto visível no Sistema Solar. No entanto, a característica mais marcante de Marte é Valles Marineris, o maior cânion do Sistema Solar.
Essa fascinante característica geológica implora para ser explorada, e uma equipe de pesquisadores alemães acredita que um enxame de robôs é o mais adequado para a tarefa.
Valles Marineris (VM) recebeu o nome em homenagem à NASA Marinheiro 9 nave espacial, que descobriu o enorme cânion em 1971. Ele tem cerca de 4.000 km de comprimento, 8 km de profundidade em seu ponto mais profundo e 600 km de largura em alguns lugares. Essas medidas fazem o Grand Canyon nos EUA parecer pequeno.
De longe, VM parece uma crosta na superfície de Marte. É uma rede interconectada de abismos, falhas, vales e provavelmente cavernas. Ao contrário do Grand Canyon, VM não foi escavada por um rio fluindo. Em vez disso, os cientistas acham que ela provavelmente foi formada por falhas de rifte, regiões na superfície onde as placas recuaram umas das outras.
Cientistas alemães estão desenvolvendo uma maneira de explorar essa região única. É chamado de Valles Marineris Explorer (VaMEx), e a ideia remonta a vários anos. O VaMEx é uma iniciativa do Centro Aeroespacial Alemão (DLR) e está fazendo um progresso significativo.
Os rovers de Marte da NASA fizeram grandes progressos na compreensão de Marte e seu passado potencialmente habitável. Eles são máquinas incríveis que colocam a inventividade da humanidade em exibição. Mas eles são inadequados para terrenos acidentados e cheios de obstáculos como os Valles Mariners. Em vez de construir um veículo robótico, a VaMEx construirá vários tipos de veículos e unidades estacionárias que trabalharão juntos para explorar VM e seus abismos, paredes de vale e cavernas.
O VaMEx será um enxame de veículos interconectados que voam, se movem pelo solo e visitam cavernas em VM. Eles serão conectados a uma estação terrestre que atua como um centro de comando, e um satélite fornecerá comunicações com a Terra. Os veículos coletarão imagens e dados e os enviarão para o centro de comando e um orbitador ou satélite, depois para a Terra.
O VaMEx é particularmente voltado para cavernas que os cientistas acham que provavelmente são abundantes em VM. Cavernas são protegidas da radiação, e se Marte hospedou vida simples em seu passado, pode haver vestígios dela nas profundezas dessas cavernas. O VaMEx também inclui estações repetidoras terrestres que permitirão que robôs exploradores de cavernas compartilhem dados e imagens em tempo real.
Tudo isso exigirá comunicações bem ajustadas.
“Demos ao nosso subprojeto o nome ‘VaMEx3-MarsSymphony’ porque o objetivo é fazer com que os elementos individuais do enxame de robôs toquem juntos harmoniosamente como uma orquestra”, disse o líder do projeto, Professor Hakan Kayal. Kayal é professor de Astronáutica no Centro de Controle de Missão de Satélite da Universidade de Würzburg.
Unidades chamadas corpos de autorrotação também fazem parte do enxame. Autorrotação é um termo do voo de asa rotativa (helicóptero). Ele descreve uma situação em que a potência dos rotores é perdida e, à medida que o helicóptero cai em direção à Terra, o ar faz os rotores girarem, fornecendo energia suficiente para uma descida controlada. Os corpos de autorrotação da VaMEx não são helicópteros. Eles são como sementes de bordo, que flutuam suavemente até o chão, girando enquanto descem. Uma vez que atingem a superfície, eles ficam estacionários.
A VaMEx também está adotando uma abordagem incomum para câmeras. A estação terrestre estacionária contará com uma câmera que monitora o céu marciano. “Todas as missões anteriores a Marte se concentraram na superfície do planeta, mas queremos olhar para cima pela primeira vez”, diz Hakan Kayal. A câmera pode monitorar a formação de nuvens e poeira na atmosfera. Ela também capturará quaisquer fenômenos transitórios, como iluminação incomum de nuvens ou relâmpagos.
Os rovers de Marte da NASA ocasionalmente capturaram imagens do céu marciano. O gif abaixo é do rover Perseverance, que usou uma de suas câmeras de navegação para capturar imagens. Uma câmera de monitoramento do céu construída para esse propósito capturaria imagens do céu marciano como nunca antes.
Ele também verá meteoros chegando, e os dados mostram que um do tamanho de uma bola de basquete atinge Marte todos os dias. “Poderíamos comprovar isso ainda mais com dados se filmássemos a entrada de meteoritos com nossa câmera UAP e correlacionássemos esses eventos com os sinais sísmicos”, diz Hakan Kayal.
A VaMEx enfrenta muitos desafios técnicos que ainda precisam ser superados. Os robôs móveis precisarão de uma poderosa IA de localização de rotas para manobrar em terrenos difíceis, especialmente em cavernas. Leva cerca de 40 minutos para um sinal viajar de Marte e voltar, tornando o controle remoto em tempo real impossível.
Também há desafios de comunicação. Um desafio fundamental é fazer com que os segmentos terrestres da VaMEx se comuniquem com um satélite. Uma empresa está trabalhando em transceptores especiais que operam na banda Ka para lidar com todos os dados científicos. A banda Ka é usada em satélites porque permite comunicações de maior largura de banda, mas os módulos de pouso atualmente usam a banda S ou X. O problema é que a banda Ka geralmente requer mais equipamentos e equipamentos mais volumosos, incluindo antenas maiores, o que pode não ser prático em um robô de superfície.
Em agosto, cientistas testaram alguns aspectos do VaMEx no local do DLR em Oberpfaffenhofen. Eles testaram sensores LIDAR (Light Detection and Ranging), IMU (Inertial Measurement Unit) e GNSS (Global Navigation Satellite System) para validação da verdade terrestre. Isso comparou as informações do sensor com dados conhecidos. Eles também testaram com sucesso sistemas de comunicação do tipo Wi-Fi e alcance de rádio.
“Um dos destaques do nosso teste de campo foi o teste ao vivo do SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) multi-robô”, diz o site da VaMEx. “Em um cenário de robô duplo, testamos as capacidades em tempo real dos nossos algoritmos SLAM.” Eles dizem que os resultados foram promissores e ilustram um caminho a seguir para robôs individuais cooperarem.
Mas nem tudo nos testes correu bem. O Robot Operating System 2 (ROS2) encontrou alguns desafios com tantas unidades tentando se comunicar umas com as outras. A largura de banda e a sincronização eram problemáticas.
Esses resultados estão ajudando a equipe da VaMEx a se preparar para os próximos testes analógicos em 2025. Eles ocorrerão em uma pedreira na Alemanha, onde o enxame de robôs será testado após as melhorias obtidas nos testes de agosto. A Skycam UAP (Fenômenos Aéreos Não Identificados) de Wurzburg fará parte desses testes, com seus dados de vídeo que consomem muitos recursos adicionados à mistura para testar a robustez geral do sistema.
Se tudo correr bem, o próximo passo é endurecer o equipamento VaMEx. Marte tem condições muito mais severas, com temperaturas muito mais baixas, uma atmosfera fina e tempestades de poeira globais que podem interromper a exploração.
“Em um possível projeto de acompanhamento, o hardware teria que ser adaptado para uso em Marte”, explica Hakan Kayal.
