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| Uma espaçonave pesada precisaria de retro-foguetes para frear e manobrar. |
Para aterrissar naves espaciais pesadas que possam transportar astronautas humanos para Marte, os engenheiros precisarão de novos métodos.
À medida que os humanos se tornarem mais ambiciosos com seus planos para explorar Marte, precisaremos aterrissar espaçonaves maiores em sua superfície. Até agora, as missões robóticas da NASA usaram para-quedas, air-bags (bolhas infláveis) e sky cranes ("guindaste aéreo"), bem como foguetes de descida. Mas para aterrissar naves espaciais pesadas que possam transportar astronautas humanos para Marte, os engenheiros precisarão de novos métodos para aterrissar.
No momento, a maioria das espaçonaves conta com para-quedas para desacelerar para mach 30 (cerca de 30 vezes a velocidade do som ou 36 mil quilômetros por hora), à medida que entram na atmosfera marciana. E uma vez que esses landers atingem uma velocidade razoável de algumas vezes a velocidade do som, os engenheiros têm uma variedade de opções para pousar suavemente.
Mas esses para-quedas não são eficazes para embarcações maiores. Isso levou os engenheiros aeroespaciais Christopher Lorenz e Zach Putnam a explorar outras opções em um artigo recente, publicado em 31 de dezembro de 2018 no Journal of Spacecraft and Rockets.
A embarcação mais pesada que chegou à superfície de Marte até hoje foi a Mars Curiosity Rover, com pouco mais de 1 tonelada - ela utilizou o sistema de "guindaste aéreo". Mas a espaçonave tripulada provavelmente será muito mais pesada, entre cinco e 20 toneladas.
Isso exigirá o uso de retrofoguetes para retardar a espaçonave, como os que a SpaceX e a Blue Origin utilizam para aterrissar seus propulsores. Mas isso queima muito combustível - combustível que deve ser levado da Terra (exigindo ainda mais combustível). E ocupa espaço de carga que, de outro modo, poderia conter exploradores humanos ou equipamentos e suprimentos valiosos.
Combustível para manobras de pouso é, portanto, um suplemento, e os planejadores de missão devem julgar cuidadosamente como gastam esse combustível, enquanto ainda garantem aterrissar sua espaçonave em um local seguro e a uma velocidade segura.
"Os motores têm uma certa quantidade de propelente e uma vez que os motores de descida são acionados", disse Putnam em um comunicado de imprensa, "você pode disparar de tal forma que você pouse com muita precisão, você pode esquecer a precisão e usar tudo para aterrissar, ou você pode encontrar um equilíbrio entre eles".
Você também pode pilotar o veículo enquanto está ainda se movendo hipersonicamente. O ônibus espacial era notório por ser um "tijolo voador", mas poderia ser pilotado. Ao angular ou girar qualquer espaçonave que já esteja em movimento, os engenheiros podem criar sustentação que conduza sua nave em uma determinada direção - até mesmo na atmosfera relativamente fina de Marte. (Lembre-se de que um avião não precisa usar os motores para girar. Se o avião abaixa uma asa, a nave inteira girará nessa direção devido ao levantamento).
Isso significa que os planejadores de missões podem pilotar suas espaçonaves antes de disparar os propulsores de frenagem e queimar combustível valioso. Eles podem economizar combustível escolhendo cuidadosamente a altitude e o ângulo da espaçonave para quando dispararem os foguetes. Isso permite que eles voem mais perto do alvo de pouso pretendido sem queimar combustível para direcioná-lo, além de minimizar a quantidade de combustível necessária para desacelerar a nave.
Depois de considerar vários cenários, os autores concluíram que a trajetória de voo mais eficiente (ou seja, a que queima menos combustível) é mergulhar quase diretamente na atmosfera no início. O veículo pode então levantar-se, voando a baixa altitude, onde a atmosfera é mais espessa e produz mais arrasto na nave. Usando a física simples para desacelerar a nave, os planejadores da missão podem usar menos combustível e, portanto, colocar mais ciência em suas futuras missões pesadas.
Fonte: Astronomy
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