Descolagem de helicóptero em Marte: o que o futuro reserva?

O futuro do voo marciano abriu na segunda-feira. Vai ser outra jornada de descobertas nas próximas uma ou duas décadas, enquanto ajustamos a engenharia e a aplicação dos helicópteros marcianos.

A equipe do JPL da NASA reage após o Ingenuity (na tela) fazer seu primeiro vôo em Marte na segunda-feira. (Fonte: captura de vídeo da NASA via Reuters)

Quando a primeira luz do sol cintilou através das nuvens de uma fria manhã de primavera em Washington, um pequeno helicóptero decolou em um planeta frio e desolado a quase 300 milhões de quilômetros de distância. As notícias de outro mundo tão distante, talvez proporcionassem um pouco de ânimo longe da dura realidade da epidemia na Terra. Às 6h46 EST, o downlink de dados de Marte mostrou que o Mars Ingenuity, o minúsculo helicóptero, havia levado seu primeiro voo de 40 segundos onde subiu cerca de 3 metros no ar.

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Momento dos irmãos Wright

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Há alguns anos, visitei Kitty Hawk, na Carolina do Norte, a caminho de férias com a família. Kitty Hawk é uma cidade indefinida na ponta dos Outer Banks. Foi em Kitty Hawk que dois irmãos, Orville e Wilbur Wright, tiveram o desejo surpreendente de tentar voar o que se tornaria o primeiro avião da Terra. Se você recuar cem anos, naquela época, quanto mais voar, os carros não estavam na moda. É em 1903 que o primeiro carro da Ford foi montado: bem na época em que os irmãos Wright estavam tentando pilotar o primeiro avião. Portanto, é interessante que os humanos perseguiram o desejo de voar em uma época em que os carros eram uma raridade. O principal meio de transporte eram cavalos e carruagens: havia uma resistência, na época, à transição para a carruagem sem cavalos ou o carro. Como o Ingenuity, o primeiro vôo motorizado dos irmãos Wright foi curto (cerca de 12 segundos). Como o Ingenuity, ninguém sabia na época (do vôo bem-sucedido) se ou se o vôo transformaria a ciência e a tecnologia ou não teria relação com o curso da história. Para os irmãos Wright, é claro, sabemos que o vôo mudou a civilização humana. Para a Mars Ingenuity, é claro, não sabemos o que acontecerá no futuro: de qualquer forma, talvez o saberemos em meio século.

O Dr. Amitabha Ghosh é um cientista planetário da NASA baseado em Washington DC. Ele trabalhou em várias missões da NASA a Marte, começando com a Mars Pathfinder Mission em 1997. Ele serviu como presidente do Grupo de Trabalho de Operações Científicas da Mars Exploration Rover Mission e foi encarregado de liderar as operações táticas do Rover em Marte por mais de 10 anos. Ele ajudou a analisar a primeira rocha em Marte, que por acaso passou a ser a primeira rocha analisada de outro planeta.

Helicóptero em missão de Marte

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Avanço rápido de cem anos: O desejo de experimentar o ambicioso experimento, na fronteira entre o insano e o ambicioso, porque a atmosfera é tão rarefeita em Marte, veio do Laboratório de Propulsão a Jato. De alguma forma, este experimento não correspondeu aos objetivos gerais do Perseverance Rover, que foi encarregado de objetivos científicos desde a busca por evidências de vida até a fabricação de oxigênio em Marte. Mas, os funcionários da NASA HQ olharam a longo prazo e aderiram a esta tecnologia ambiciosa: com uma consideração muito importante de que a demonstração da tecnologia poderia falhar.

Desafio de engenharia: É um desafio de engenharia voar em Marte: a atmosfera tem 1% de densidade em comparação com a atmosfera da Terra. Para sustentar o vôo, as hélices do helicóptero precisam girar a 2.400 rpm (rotações por minuto) ou cerca de 8 vezes mais rápido que um helicóptero de passageiros para voar na Terra. Para um helicóptero voar a poucos metros do solo em Marte, é equivalente a um helicóptero voar 2 a 3 vezes a altura do Monte Everest. Para fornecer um contexto, aviões como o Boeing 747 voam a 30.000 pés ou aproximadamente, a altura do Everest. Os melhores caças a jato, como o SR-71 da Força Aérea dos Estados Unidos, podiam voar até três vezes a altura do Monte Everest.

O outro desafio é projetar uma nave que terá seu próprio poder, comunicação e subsistemas mecânicos com uma alocação de orçamento de massa tão pequena. Essa nave não apenas precisava atender a esse alto RPM e depender de painéis solares para obter energia, mas a Ingenuity também precisava sobreviver à noite muito fria de Marte, que pode ser cruel com baterias e o computador de bordo.

Nesta imagem da NASA, o helicóptero experimental Ingenuity da NASA paira sobre a superfície de Marte na segunda-feira, 19 de abril de 2021. O pequeno helicóptero de 4 libras subiu da superfície vermelha empoeirada para o ar marciano na segunda-feira, alcançando o primeiro voo controlado e motorizado em outro planeta. (NASA via AP)

Olhando para a frente

Para a Terra, ninguém sabia se a aviação se espalharia e se tornaria uma parte integrante da vida humana. O primeiro gênero de empresas de aviação comercial não teve muito sucesso na década de 1920, em fazer com que as pessoas voassem. Não havia infraestrutura nem demanda para transformar o voo em um negócio de mercado de massa. A aviação como uma indústria não era para os fracos de coração. Alguns industriais famosos como Henry Ford entraram no setor, foram queimados e saíram, depois de não conseguirem fazer um negócio positivo. Outros, como o indiano JRD Tata, sobreviveram às duras dores do parto da aviação comercial e passaram a administrar uma companhia aérea de sucesso.

Existem duas maneiras pelas quais a Ingenuity pode ou não mudar a história da aviação marciana. Primeiro, isso pode gerar várias missões para testar os limites do voo marciano e a viabilidade do uso de helicópteros de Marte para as necessidades da missão. Seguindo a Ingenuity, deve haver algumas outras missões de helicóptero para testar outras questões de engenharia: o mais importante, quão longe um helicóptero marciano pode voar, quão alto ele pode voar e qual é o peso máximo que ele pode carregar? Se de fato essas distâncias são significativas, um helicóptero pode ser usado para transportar humanos ou carregar cargas em Marte? Estamos longe o suficiente desse ponto onde teremos as respostas, mas essas são algumas das perguntas que provavelmente serão consideradas enquanto exploramos os limites da engenharia do vôo em Marte.

Em segundo lugar, o que um pequeno helicóptero como o Ingenuity pode fazer para apoiar uma missão rover? Os rovers marcianos podem percorrer uma distância limitada a cada sol. Uma das razões para isso é que há informações limitadas sobre a rota proposta do rover. Imagens de alta resolução em órbita permitem dirigir em Marte, mas imagens de helicópteros podem ter resolução muito mais alta e podem ser obtidas rapidamente. As imagens da órbita têm um tempo de resposta muito mais longo. Assim, um helicóptero deve ser capaz de fornecer imagens melhores de perigos ao longo da rota de um rover: e isso pode ajudar no planejamento de uma viagem mais longa. Em segundo lugar, existem partes da paisagem que os rovers não conseguem alcançar: talvez uma rocha recortada ou uma colina íngreme ou depressão. Um helicóptero poderia ser usado para pousar, fazer um rápido reconhecimento científico e até mesmo trazer uma amostra de rocha para o rover analisar.

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Resultado

O futuro do voo marciano abriu na segunda-feira. Vai ser outra jornada de descobertas nas próximas uma ou duas décadas, enquanto ajustamos a engenharia e a aplicação dos helicópteros marcianos.

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