Mars Science Laboratory

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Mars Science Laboratory
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Logotipo da missão.
Operação Estados Unidos NASA
Contratantes principais Boeing, Lockheed Martin
Tipo de missão Rover[1]
Destino Marte
Lançamento 26 de novembro de 2011
Local do Lançamento Estados Unidos Cabo Canaveral, Flórida, Estados Unidos da América[2]
Veículo de Lançamento Atlas V[3]
Duração da missão 686 dias terrestres[4]
Massa 900 kg[5]

Mars Science Laboratory (MSL) é a designação de uma sonda espacial da NASA, lançada em 26 de novembro de 2011,[2] levando em seu interior um rover batizado como Curiosity (em português, Curiosidade), um jipe robô semelhante aos veículos Spirit e Opportunity, utilizados na missão espacial Mars Exploration Rover para a exploração do planeta. O pouso na superfície de Marte, mais precisamente na cratera Gale, ocorreu em 6 de agosto de 2012.[6] [1] Os principais objetivos do Curiosity incluem investigar a possibilidade da existência de vida em Marte (isto é, sua habitabilidade planetária), estudar o clima, a areologia e coletar dados para o envio de uma futura missão tripulada a Marte.

O Curiosity transporta os mais avançados instrumentos científicos já utilizados em Marte, possibilitando a esta missão realizar análises do solo marciano nunca antes registradas. A comunidade internacional foi a responsável pelo fornecimento da maioria dos seus instrumentos, não tendo sido portanto um projeto exclusivo dos Estados Unidos.

A Curiosity está cheia de sistemas e ferramentas escondidas.
Esta imagem colorida enviada pelo robô Curiosity à NASA foi tirada em direção ao Monte Sharp.
Uma das primeiras imagens de Marte feitas pela Curiosity, tirada logo após a aterrissagem.

História[editar | editar código-fonte]

Em abril de 2004, a NASA solicitou à comunidade científica propostas de idéias de instrumentos científicos que pudessem ser instalados no Mars Science Laboratory. Oito propostas foram selecionadas em 14 de dezembro daquele ano. Os projetos e testes dos componentes também começaram a ser realizados ao final de 2004, incluindo um motor de propulsão de foguete desenhado pela empresa norte-americana Aerojet, originalmente construído e testado em 1973 para o programa Viking. O motor havia sido colocado em armazenamento após a aterrissagem bem sucedida das sondas Viking 1 e Viking 2 em Marte, em 1976.

Inicialmente, o lançamento estava previsto para 2009, porém a NASA decidiu adiar para 2011 sob a alegação de que faltavam alguns ajustes finais que dariam mais segurança à missão. Havia ainda uma discussão sobre a possibilidade de serem lançados dois ou três veículos idênticos para Marte. Estima-se que o Mars Science Laboratory venha a ter uma massa de 600 kg (1.320 lb), incluindo 65 kg (143 lb) de instrumentos científicos; comparado com os veículos anteriores em Marte (Spirit e Oportunity), que têm uma massa de 187 kg (403 lb), incluindo 5 kg (11 lb) de instrumentos científicos.

Adicionalmente, o veículo é capaz de vencer obstáculos com a altura de 76,0 cm (30 in) e tem a capacidade de vencer uma distância de 91,54 m (300 ft) em uma hora. Mas apenas é esperado que vença a distância de 30,5 m (100 ft) por hora, baseado-se em variáveis que incluem a energia disponível, a dificuldade em vencer o terreno, o escorregamento do solo e a visibilidade.

Uma vez no solo de Marte, o veículo iniciou a análise de dezenas de amostras de solo e do núcleo das rochas em uma maior escala que os veículos anteriores, tendo como objetivo investigar o passado do planeta e consequentemente a possibilidade de que tenha suportado formas de vida. O veículo MSL foi lançado por meio de um foguete espacial Atlas V. O rover Curiosity tocou a superfície de Marte em 6 de agosto de 2012, as 05h31 min GMT, começando imediatamente a enviar imagens para a Terra e iniciando uma missão prevista para dois anos no planeta vermelho.[7]

Primeira descoberta - um riacho[editar | editar código-fonte]

A sonda descobriu um leito antigo de rio no seu local de pouso, entre o norte da cratera Gale e a base do monte Sharp, uma montanha dentro da cratera. Trata-se de um conglomerado de cascalho transportado por um fluxo de água no passado. A Nasa calcula que o rio teria profundidade para que a água ficasse entre o tornozelo e o quadril de um adulto.[8]

A forma redonda das predras indica que elas foram transportadas por longas distâncias e a quantidade de canais entre a margem e o depósito indica que o rio existiu por muito tempo. As observações começaram logo no início da missão, antes mesmo do pouso da Curiosity. Os cientistas descartam o transporte das pedras pelo vento:

Cquote1.svg Muitos artigos foram escritos sobre os canais de água em Marte, com muitas hipóteses diferentes sobre seus fluxos. Esta é a primeira vez que nós estamos realmente vendo cascalho transportado por água no planeta. É uma transição entre a especulação do tamanho do material dos riachos para a observação direta deles. Cquote2.svg
William Dietrich, coinvestigador científico do Curiosity e pesquisador da Universidade da Califórnia em Berkeley.

Especificações[editar | editar código-fonte]

Nave espacial[editar | editar código-fonte]

Mars Science Laboratory em sua configuração final
Diagrama da sonda MSL: 1- Fase de cruzeiro; 2- Casco; 3- Estágio de descida; 4- Rover Curiosity; 5- Escudo de calor; 6- Pára-quedas

O sistema da nave espacial tinha uma massa no lançamento de 3893 kg, consistindo de um estágio de cruzeiro carregado de combustível de 539 kg, o sistema entrada-descida-pouso (EDL, entry-descent-landing) (2401 kg incluindo 390 kg de propelente de pouso), e um módulo rover de 899 kg com um conjunto de instrumentos integrados.[9] [10]

A nave MSL inclui instrumentos específicos para o vôo espacial, em adição a utilizar-se dos instrumentos de detecção e avaliação de radiação do rover (RAD - Radiation Assessment Detector) durante o trajeto do voo espacial até Marte.

  • MSL EDL Instrument (MEDLI): O principal objetivo do projeto do MEDLI é realizar medições ambientais aerotermais, resposta do material do escudo de proteção contra o calor sub-superfície, a orientação do veículo, a densidade atmosférica para a entrada na atmosfera através da atmosfera sensível até a separação na entrada do escudo térmico do veículo Mars Science Laboratory.[11] O conjunto de instrumento MEDLI foi instalado no escudo de proteção térmica do veículo de entrada MSL. Os dados adquiridos apoiarão futuras missões a Marte, fornecendo dados atmosféricos medidos para validar modelos da atmosfera de Marte e esclarecer os parâmetros dos equipamentos para futuras missões a Marte. A instrumentação MEDLI consiste de três subsistemas principais: Conectores de Sensores Integrados (MISP, MEDLI Integrated Sensor Plugs), Sistema de Dados Atmosféricos de Entrada em Marte, (MEADS, Mars Entry Atmospheric Data System) e o Eletrônica de Suporte de Sensor (SSE, Sensor Support Electronics).

Rover[editar | editar código-fonte]

Diagrama codificado em cores do rover.
Rodas do rover em teste no JPL.

O rover Curiosity tem uma massa de 899 kg, pode deslocar-se a até 90 m por hora sobre suas suspensão móvel de seis rodas, tem o fornecimento de energia proporcionado por um gerador termoelétrico de radioisótopos (RTG, radioisotope thermoelectric generator), e comunica-se tanto nas bandas de banda X como UHF.

Computadores[editar | editar código-fonte]

Os dois computadores idênticos a bordo do rover (on-board), chamados Rover Compute Element (RCE, "Elemento de Computação do Rover"), contém memória blindada contra radiação para tolerar a extrema radiação do espaço e salvaguardar-se contra ciclos de perda de potência. Cada memória de computador inclui 256 kB de EEPROM, 256 MB de DRAM e 2 GB de memória flash.[12] Isto comparado aos 3 MB de EEPROM, 128 MB de DRAM, e 256 MB de memória flash usado nos Mars Exploration Rovers.[13]

Os computadores RCE usam a CPU RAD750 (um sucessor da CPU RAD6000 usada nos Mars Exploration Rovers) operando a 200MHz.[14] [15] [16] A CPU RAD750 CPU é capaz até 400 MIPS, enquanto a CPU RAD6000 é capaz até 35 MIPS.[17] [18] Dos dois computadores de bordo, um é configurado como backup, e vai assumir em caso de problemas com o computador principal.[12]

O rover tem uma unidade de medição inercial (IMU - Inertial Measurement Unit), que fornece informação nos três eixos no espaço de sua posição, a qual é usada na navegação do rover.[12] Os computadores do rover estão contantemente se automonitorando para manter o rover operacional, como por meio da regulação de sua temperatura.[12] Atividades tais como capturar imagens, navegação e operar os instrumentos são realizadas em uma sequência de comando que é enviada da equipe de voo para o rover.[12]

Os computadores do rover operam em VxWorks, um sistema operacional de tempo-real desenvolvido pela companhia Wind River Systems, com sede em Alameda, EUA.[19] [20] Durante a viagem até Marte, o VxWorks rodou aplicações dedicadas à fase de navegação e orientação da missão, e também tinha uma sequência de software pré-programada para lidar com a complexidade da entrada-descida-pouso. Após o pouso, as aplicações foram substituídos por um software para a condução na superfície e realização de atividades científicas.[21] [22]

Comunicações[editar | editar código-fonte]

Antena receptora de sinais no Observatório Goldstone

O Curiosity está equipado com várias modalidades de comunicação, para que haja redundância. Um sistema na faixa de frequência Banda X (small deep space transponder) para comunicações diretamente para a Terra utilizando a rede Deep Space Network da NASA [23] e um sistema UHF de rádio definido por software para comunicação na órbita de Marte.[10] :p.46 O sistema Banda X tem um equipamento de radiofrequência com um amplificador com potência de 15 W e duas antenas: uma omnidirecional de baixo ganho que é capaz de se comunicar com a Terra em taxas bastante baixas (15 bit/s no máximo), independentemente da orientação do rover, e uma antena de alto ganho que pode se comunicar com velocidades de até 32 kbit/s, mas que precisa ser direcionada. O sistema UHF tem dois equipamentos de rádio com aproximadamente 9 W de potência, compartilhando a antena omnidirecional.[10] :p.81

Isso permite pode comunicar-se com o Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) e orbitador Odyssey (ODY) a velocidades até 2 Mbit/s e 256 kbit/s, respectivamente, mas cada orbitador é somente hábil a comunicar-se com o Curiosity por aproximadamente 8 minutes por dia.[24] Os orbitadores tem grandes antenas e rádios mais potentes, e podem transmitir dados para a Terra mais rápido do que o rover poderia fazer diretamente. Portanto, a maior parte dos dados devolvidos pela Curiosity (MSL), é via as ligações de transmissão UHF com MRO e ODY. O retorno de dados através da infraestrutura de comunicação, tal como aplicado no MDL, e observado durante os primeiros 10 dias foi aproximadamente 31 megabytes por dia.


Vídeos[editar | editar código-fonte]

O MSL sendo lançado ao espaço (versão inglesa).
Entrada e aterrissagem do Curiosity, como explicado pela NASA (versão inglesa).

Referências

  1. a b NASA - Mars Science Laboratory, the Next Mars Rover
  2. a b NASA. Lançamento (em inglês). Visitado em 29 de Março de 2013.
  3. NASA. Veículo Lançador United Launch Alliance Atlas V (em inglês). Visitado em 6 de Fevereiro de 2013.
  4. NASA. Características da Missão (em inglês). Visitado em 6 de Fevereiro de 2013.
  5. NASA. Rover-Especificações (em inglês). Visitado em 6 de Fevereiro de 2013.
  6. NASA. Pouso do Curiosity (em inglês). Visitado em 29 de Março de 2013.
  7. Jipe-robô Curiosity pousa com sucesso em Marte O Globo. Visitado em 06 de agosto de 2012.
  8. Sonda encontra vestígios de antigo riacho em Marte. Folha Ciência, acessado em 3 de outubro de 2012.
  9. Mars Science Laboratory Landing Press Kit NASA (July 2012).
  10. a b c Andre Makovsky, Peter Ilott, Jim Taylor. (November 2009) "DESCANSO Design and Performance Summary Series". Jet Propulsion Laboratory – NASA.
  11. Wright, Michael (May 1, 2007). Science Overview System Design Review (SDR) NASA/JPL. Visitado em September 9, 2009.
  12. a b c d e Mars Science Laboratory: Mission: Rover: Brains (em inglês) NASA/JPL. Visitado em 14/10/2014.
  13. Bajracharya, Max. (dezembro de 2008). "Autonomy for Mars rovers: past, present, and future" (em inglês).
  14. BAE Systems Computers to Manage Data Processing and Command For Upcoming Satellite Missions (em inglês) BAE Systems (17/6/2008).[ligação inativa]
  15. E&ISNow — Media gets closer look at Manassas (em inglês) BAE Systems (1/8/2008). [ligação inativa]
  16. Learn About Me: Curiosity Rover (em inglês) NASA/JPL.
  17. RAD750 radiation-hardened PowerPC microprocessor (PDF) (em inglês) BAE Systems (1/7/2008).[ligação inativa]
  18. RAD6000 Space Computers (PDF) (em inglês) BAE Systems (23/6/2008).[ligação inativa]
  19. Wind River's VxWorks Powers Mars Science Laboratory Rover, Curiosity (em inglês) Wind River.
  20. Wind River’s VxWorks Powers Mars Science Laboratory Rover, Curiosity (em inglês) Virtual Strategy Magazine (6/8/2012). Visitado em 15/10/2014.
  21. NASA Curiosity Mars Rover Installing Smarts for Driving (em inglês) NASA (10/8/2012).
  22. Impressive' Curiosity landing only 1.5 miles off, NASA says (em inglês) CNN (14/8/2012).
  23. Mars Science Laboratory, Communications With Earth (em inglês) JPL. Visitado em 16/10/2014.
  24. Curiosity's data communication with Earth NASA. Visitado em August 7, 2012.

Ligações externas[editar | editar código-fonte]