O primeiro voo de um drone em Marte
"O rover marciano simpático que permitiu várias descobertas inéditas sobre nosso planeta vizinho está prestes a ganhar um novo colega de trabalho que vai trazer com ele algo totalmente novo na exploração espacial: um drone.
O Mars Helicopter fará voos autônomos de cerca de 1 minuto e meio e a uma altura modesta e somente alguns metros.
Isso pode não parecer grande coisa em um primeiro momento, então vamos analisar algumas coisas: A pressão atmosférica no nosso planeta é de um pouco mais de 100 mil Pascal.
Em Marte, é de mais ou menos 610.
Isso é equivalente a menos de 1% da atmosfera terrestre.
E voar lá seria o equivalente a voar um helicóptero aqui na Terra a uns 30 quilômetros de altura - O recorde de altitude para um helicóptero é de pouco mais de 12,2 quilômetros!
Nem mesmo aviões como o SR-71 chegaram perto de voar a 30 quilômetros de altura.
E o empuxo de um drone depende diretamente da massa do volume de ar empurrado.
Apenas 1 metro cúbico de ar aqui na Terra pesa um pouco mais de 1 kg.
Em marte, esse número gira em torno de 15 a 20 gramas.
Por outro lado, a gravidade é muito menor.
Cerca de 37% da gravidade terrestre, o que facilita um pouco as coisas mas não resolve tudo.
[O recorde de altitude para um helicóptero é de apenas 12,2 quilômetros! Nem mesmo aviões como o SR-71 chegaram perto de voar a 30 quilômetros de altura].
Pra superar a dificuldade com a atmosfera tão rarefeita, o Mars Helicopter vai girar suas hélices a 2.800 RPM.
Um helicóptero comum não costuma passar de 350 a 400 RPM.
Apesar dessa diferença, os seus sistemas de controle são bastante semelhantes aos de qualquer helicóptero por aí.
Para subir ou descer, o Mars Helicopter muda o ângulo de ataque das pás, aumentando ou diminuindo a quantidade de ar empurrada para baixo.
Esse é comando coletivo.
E através do comando cíclico, ele controla a direção para qual vai.
Mas, diferente de um helicóptero mais comum, que anula o torque exercido pelo motor com a ajuda do rotor de cauda, o Mars Helicopter garante este controle com os 2 rotores que giram em direções opostas.
Isso ajuda a simplificar bastante as coisas, além de garantir algumas vantagens aerodinâmicas em relação a outros tipos de design.
E ele também precisa ser leve.
Uma das coisas mais impressionantes nele é o peso das pás.
Cada uma delas, feitas de espuma e fibra de carbono pesa apenas 35 gramas.
Por ser só um demonstrador de tecnologia, o Mars Helicopter foi desenvolvido com limitações impostas pelo rover Perseverance, que vai dar uma carona para ele até Marte.
A massa, por exemplo, não poderia passar de 1.800 gramas e o diâmetro dos rotores é de apenas 1.21 metros.
O drone é basicamente um mastro central com componentes montados ao redor dele e pode ser dividido em 6 partes principais: O sistema de Lock, responsável por segurar o drone no rover antes dele ser solto na superfície; Os paineis solares; O rotor superior; O rotor inferior; O trem de pouso; E a fuselagem, com os eletrônicos, baterias, câmera e sensores.
E pra testar o veículo para garantir que ele vai funcionar quando chegar em Marte os engenheiros simularam as condições do planeta em uma câmara de vácuo configurada para manter a pressão atmosférica correta e com a ajuda de um sistema para aliviar o peso do drone durante o voo.
E além de fazer o Mars Helicopter voar, é preciso ajudá-lo a sobreviver às condições de Marte, principalmente quando falamos de temperatura.
Eletrônicos e baterias são bastante sensíveis a temperaturas baixas e a superfície de Marte pode chegar a 100 graus Celsius negativos durante a noite.
Para evitar problemas, os aquecedores do Mars Helicopter garantem que as baterias, que ficam no centro da fuselagem, permaneçam acima de -15 ºC, junto com os outros componentes eletrônicos ao redor.
O isolamento da Fuselagem é feito como de costume com coisas que vão para o espaço.
Camadas de MLI protegem as partes mais sensíveis, assim como expliquei em meu último vídeo sobre a ISS.
Os vôos do Mars Helicopter vão acontecer durante a manhã marciana e vão durar aproximadamente 1 minuto e meio.
E eles vão precisar ser autônomos, já que a distância entre Marte e a Terra é grande suficiente para que delays de comunicação de 4 a 21 minutos impeçam um de controle de voo ativo.
Os controladores na Terra vão usar as informações sobre as condições atmosféricas e do terreno captadas pelo rover para programar uma série de comandos que o Mars Helicopter usará como base, na medida do possível.
O drone vai ser levado pelo rover Perseverance, preso na parte de baixo e só sendo solto na superfície algum tempo depois do pouso.
Além de servir como “nave-mãe”, o rover também vai ser a central de comunicação com a Terra.
O drone vai enviar e receber as informações que precisa para o Perseverance e o rover vai transmiti-las para a Terra, com antenas muito mais potentes.
O Mars Helicopter e o rover serão lançados por um Atlas V entre 17 de julho e 5 de agosto de 2020.
O drone não tem como missão primária propósitos de pesquisa como o rover, mas vai servir como demonstrador tecnológico da mesma maneira que as várias missões que precederam o Perseverance.
Um veículo de pesquisa que voa oferece novas possibilidades para a exploração de Marte e talvez nos permita, no futuro, realizar feitos antes impossíveis."
