Espaçonave privada alunissa perto do pólo sul
O módulo de alunissagem Nova-C ‘Odysseus’ tombou em sua alunissagem ontem, 22 de fevereiro de 2024 às 20h23 de Brasilia. A nave transmite sinais está deitada de lado, apoianda na sua parte superior em algum rocha, segundo foi estimado por sensores dentro dos tanques. A NASA fez uma entrevista coletiva hoje à tarde e deu detalhes do pouso. Agora a NASA e a Intuitive Machines revelaram que durante a inserção em órbita lunar houve alguma pane na comunicação. A nave entrou em órbita elíptica sobrevoando o pólo sul lunar. A correção da órbita eliminou a necessidade de acionar o motor para passagem para a trajetória de descida, mas o software de desbloqueio de determinação de segurança não foi habilitado, enquanto os telêmetros a laser não puderam ser ativados remotamente.
Esta foi a primeira alunissagem de uma espaçonave comercial na superfície lunar – alunissador foi construído pela Intuitive Machines. Demorou cerca de 15 minutos para os controladores confirmarem que estavam recebendo um sinal da superfície próximo à cratera Malapert A, captando inicialmente apenas um sinal fraco em 2.210,58 MHz. A Intuitive Machines atrasou o pouso em duas horas para realizar uma órbita adicional e informou que os telêmetros a laser, instrumentos fundamentais para permitir um pouso preciso, não estavam funcionando corretamente. Os controladores carregaram um patch de software para permitir que o módulo usasse em seu lugar a carga útil Doppler LiDAR da NASA originalmente destinada a ser uma demonstração de tecnologia. “O que podemos confirmar, sem dúvida, é que nosso equipamento está na superfície da Lua e estamos transmitindo”, disse Tim Crain, diretor de voo para a tentativa de pouso.
O Odysseus decolou em 15 de fevereiro em um foguete Falcon 9, que colocou a espaçonave em trajetória até a Lua. Depois de uma manobra de comissionamento para testar o motor de oxigênio líquido e metano, ela realizou duas manobras de correção de trajetória antes de entrar em órbita lunar baixa em 21 de fevereiro. O pouso foi o primeiro realizado por uma espaçonave desenvolvida de forma privada e também o primeiro pouso suave por qualquer nave americana desde a última missão Apollo, em dezembro de 1972. Assim, a missão marca o retorno dos Estados Unidos à superfície da Lua enquanto a NASA trabalha para retomar o pouso de astronautas sob seu programa Artemis.
Aproximadamente uma hora antes do horário nominal para alunissar, o Odysseus executou a manobra Descent Orbit Insertion (DOI), no outro lado da Lua. Durante essa manobra, o motor principal disparou para desacelerar a espaçonave para que sua altitude caísse de 100 km para cerca de 10 km acima da superfície. Depois da DOI, o Nova-C ficou cerca de uma hora alcançando a Iniciação de Descida Motorizada (PDI). Durante esse PDI, câmeras e lasers deram informações para a navegação em algoritmos, para Orientação, Navegação e Controle (GNC). Com um local identificado, o Nova-C iniciou sua descida para a superfície. O motor foi continuamente diminuindo da PDI para descida vertical ea fase de descida terminal. Os controladores da missão esperavam um atraso de cerca de 15 segundos antes de confirmar o marco final, pousando suavemente.
A massa inicial total do Odyssey foi de 1.930 kg, dos quais apenas 130 kg eram carga útil. Os instrumentos a bordo não conseguem determinar eficazmente a presença de água no solo (não há espectrômetro de nêutrons), e a carga útil mais interessante nesta missão limita-se principalmente às câmeras, bem como um aparelho experimental para fazer retransmissão de rádio e navegação (sendo testado para missões tripuladas). O alunissador transportou seis cargas úteis da NASA por meio do programa Commercial Luar Payload Services (CLPS), sob um ordem de tarefa concedida em 2019 e avaliada, após revisões, em US$ 118 milhões. As cargas são demonstrações de tecnologia, incluindo o LiDAR de navegação, um radiofarol, um medidor de tanque de combustível por radiofrequência e uma suite de câmeras para estudar nuvens de poeira levantadas pelo motor do alunissador. Outras cargas da NASA incluíam um retrorrefletor a laser e um instrumento de radioastronomia.
O IM-1 também transporta seis cargas úteis não pertencentes à NASA. A Columbia Sportswear forneceu material idêntico ao usado em algumas de suas jaquetas para testar seu uso como isolamento para tanques de propelente. Duas empresas, Galactic Legacy Labs e Lonestar Data Holdings, transportaram arquivos de dados. A Associação Internacional do Observatório Lunar entrou com duas pequenas câmeras astronômicas. O artista Jeff Koons forneceu uma obra de arte chamada “Moon Phases” instalada em um dos painéis laterais. A mais ambiciosa das cargas privadas foi a EagleCam, construída por estudantes da Embry-Riddle Aeronautical University. Foi projetada para ser ejetada do módulo durante sua descida final, alcançando a superfície à frente e capturando imagens do pouso (essas imagens ainda não chegaram).
Sucesso da iniciativa privada, afinal
Um pouso suave na Lua é uma tarefa extremamente difícil, um feito tentado cerca de uma dúzia de vezes neste século, na maioria das vezes sem sucesso – apenas a China teve sucesso na primeira vez. As tentativas de pousar espaçonaves europeias, israelenses, japonesas e russas não tiveram sucesso. Portanto, o pouso do Odyssey é um grande sucesso para uma empresa privada – e a Intuitive planeja uma segunda alunissagem em 2024. Três missões privadas tentaram pousar na Lua antes do IM-1 e todas falharam. Em abril de 2019, o módulo Beresheet, construído pela Israel Aerospace Industries para a organização israelense SpaceIL, caiu em sua descida final à superfície quando uma de suas unidades de medição inercial apresentou defeito, causando uma “cascata de reinicializações” nos aviônicos que desligou o motor principal.
Em abril de 2023, o HAKUTO-R M1, um alunissador desenvolvido pela empresa japonesa ispace, também caiu em sua aproximação final à Lua. A empresa determinou que o computador de bordo desconsiderou as informações de altitude de um sensor quando passou sobre a borda de uma cratera, pensando que o sensor estava com defeito, levando-o a concluir que estava na superfície quando ainda estava cinco quilômetros acima dela.
A Astrobotic, que também recebeu um contrato CLPS, lançou seu módulo Peregrine em janeiro no primeiro foguete Vulcan Centaur da ULA. No entanto, seu alunissador sofreu um vazamento de propelente horas após a decolagem, o que a Astrobotic acredita que pode ter sido causado por um mau funcionamento da válvula que superpressurizou e estourou um tanque. O vazamento forçou a cancelar a tentativa de pouso, e o Peregrine queimou na atmosfera quando retornou à Terra, uma semana e meia após a decolagem.
A NASA adotou uma abordagem de “remates à baliza” para o CLPS quando a agência iniciou o programa, há mais de cinco anos, aceitando que algumas missões falhariam. “A liderança da NASA continua comprometida e continua a aceitar o risco de que algumas dessas missões possam não ter sucesso”, disse Chris Culbert, gerente do programa CLPS em janeiro. “Sabíamos que era uma coisa muito, muito difícil de fazer quando decidimos seguir esse caminho, e pode acontecer que nem todos tenham sucesso, especialmente alguns dos primeiros”, Joel Kearns, vice-administrador associado de exploração na Diretoria de Missões Científicas da NASA, dissera em uma entrevista antes do lançamento do Peregrine. Não haveria uma redução de fomento às iniciativas, nem da NASA nem da indústria, caso as primeiras missões falhassem. “As empresas em que acreditamos estão nisso a longo prazo. Achamos que é o melhor caminho para que a indústria dos EUA faça isso como um serviço, em vez de nós mesmos fazermos isso” disse Culbert.
Inovação em motores
A nave em si é uma reformulação profunda do Projeto Morpheus, um desenvolvimento da NASA na década de 2010. É um aparelho em forma de prisma de base quadrada com altura de 4,3 metros, largura do casco de 1,57 metro e uma largura com trem de pouso aberto de 4,6 metros. O peso do aparelho é de 1.908 kg, massa seca de 675kg e com carga útil somando 130 kg.
Ela difere fundamentalmente dos robôs anteriores que pousaram na Lua por seu motor: seu VR900 usa oxigênio líquido e metano, componentes de combustível criogênico normalmente evitados em missões interplanetárias porque eventualmente escapam para o vácuo (combustíveis à base de hidrazina são mais seguros nesse aspecto). No entanto, o metano e o oxigênio são pouco tóxicos (já a hidrazina é altamente tóxica) e trabalhar com eles é mais barato. O motor não possui turbobomba para acioná-lo; em vez disso, o combustível é sobrealimentado a partir de um par de tanques de hélio comprimido.
Novas tecnologias para auxiliar explorações futuras
Uma tecnologia relativamente nova que foi planejada para ser testada durante o pouso lunar foi a remoção de poeira por meio de um campo elétrico. Anteriormente, esta tecnologia foi testada a bordo da estação espacial internacional, mas a poeira lunar durante o pouso da espaçonave tem densidade e parâmetros diferentes dos testes na ISS. A poeira lunar é um grande problema que causou envenenamento do ar por trajes espaciais em missões tripuladas à Lua. Isto não teve consequências devido à curta duração das missões. Novas missões envolvem uma longa permanência por lá, o que torna a remoção automática de poeira muito relevante. Na parte principal da superfície lunar, as camadas superiores contêm um pouco de água. Água gelada em grandes quantidades só pode ser encontrada dentro de tubos de lava, enormes cavernas com diâmetro de centenas de metros a quilômetros. Embora as suas entradas estejam voltadas para a superfície lunar, explorá-las é muito difícil porque é essencialmente uma tarefa de montanhismo, e os trajes lunares existentes são pouco adequados para tais atividades.
Ao mesmo tempo, as regiões subpolares mostraram anteriormente reflexões de radar indicando grandes depósitos superficiais de gelo de água em áreas de sombra permanente, cobertas apenas por poeira fina. Muitas fotos dessas zonas mostram paisagens típicas de áreas de permafrost terrestre. A descoberta de água na Lua teria grande importância teórica (assim se pode descobrir a trajetória de sua formação) e prática (a água é necessária para as bases). No entanto, até agora ninguém pousara perto do pólo: a ciência terrestre percebeu a presença de água lá apenas no século 21, e a maioria dos pousos no satélite foram feitos há meio século. O Odyssey foi o primeiro a aterrissar nesta zona. Anteriormente, a mídia atribuía essa conquista a um alunissador indiano: Mas o Chandrayaan-3 atingiu apenas 69 graus de latitude sul em agosto de 2023, e o Odyssey pousou na cratera Malapert A, com 24 quilômetros de diâmetro.
O local da alunissagem de ontem, a 80 graus de latitude sul, é duas vezes mais próximo do pólo que o ponto de pouso do aparelho indiano. Este local foi escolhido porque é talvez o mais plano dos locais no pólo: o terreno lá é, em geral, muito mais acidentado do que em latitudes mais baixas. Em áreas com declives visíveis, os alunissadores podem ter problemas. A sonda japonesa SLIM, que tentou pousar em uma inclinação de 15 graus, acabou de cabeça para baixo devido a um erro nos motores, que a impediu de funcionar plenamente. Além disso, a cratera não está tão longe do Monte Malapert, de cinco quilômetros de extensão. Tem uma localização excepcionalmente favorável, na linha de visão direta da Terra e da Cratera Shackleton, no pólo sul lunar. Tanto é que anteriormente foi proposto colocar ali um repetidor de rádio que pudesse fornecer comunicações para uma expedição tripulada ao pólo sul.
Cargas úteis científicas e de engenharia
As cargas úteis da espaçonave incluem o radiofarol de subssatélite LN-1 (Lunar Node 1 Navigation Demonstrator) , o telemedidor NDL (Navigation Doppler Lidar for Precise Velocity and Range Sensing), o medidor de combustivel RFMG (Medidor de massa de radiofrequência), a sonda de rádio ROLSES (observações de ondas de rádio na superfície lunar da bainha de fotoelétrons), as câmeras SCALPSS (câmeras estéreo para estudos de superfície de pluma lunar).
Últimas atividades do alunissador antes do pouso
No dia 20, o alunissador completou sua ignição de 408 segundos para inserção de 800 m/s em órbita lunar circular de 92 km. Um teste de aceleração total de 21 segundos confirmou que a nave atingiu uma velocidade de 21 m/s (com uma precisão de aproximadamente 0,8 m/s).
Em dia 21 de fevereiro:
14:35 UTC – início da ignição de inserção em órbita lunar (LOI)
14:42 UTC – conclusão da ignição de inserção em órbita de 92 km
Em 22 de fevereiro:
21:35 UTC – ignição para perilúnio de 10 km
22:35 UTC – Inicío da descida propulsada
22:23 UTC – Horário previsto de alunissagem
Alunissagem próximo ao pólo sul da Lua
No ano passado, a missão Chandrayaan-3 pousou no Círculo Antártico lunar a -69 graus de latitude. No entanto, este local não estava suficientemente longe a sul para abrigar as armadilhas frias e as sombras nítidas que distinguem o pólo e os seus arredores. A -80,2 graus de latitude, o local de pouso do Odysseus está no limite do que os geólogos classificariam como ambiente polar.
O pólo sul lunar é uma região única com imenso potencial para exploração futura. Devido à inclinação axial insignificante da Lua, o fundo das grandes crateras polares está em sombra permanente. Com temperaturas tão baixas quanto 25 graus Kelvin, a maior destas crateras pode reter moléculas de água e forçá-las a condensar-se em gelo. A pureza e o estado físico destes depósitos de gelo são desconhecidos. No entanto, em alguns casos, pode ser econômico extrair o gelo e utilizá-lo para abastecer uma base lunar. Além disso, algumas crateras no pólo sul, como a Shackleton, têm bordas que apresentam iluminação quase permanente. Uma base num destes locais seria capaz de recolher energia solar durante até 85% do ano lunar, ao mesmo tempo que experimenta variações moderadas de temperatura.
O aparelho descerá em solo lunar sobre seis pernas de pouso. Ele usa painéis solares para gerar 200 W de energia na superfície, usando uma bateria de 25 A por hora e um sistema de 28 V, CC. A propulsão usa metano líquido como combustível e oxigênio líquido como oxidante, alimentando um motor principal de 3.100 Newtons montado na parte inferior. As comunicações são via banda S. A carga científica inclui o Laser Retro-Reflector Array (LRA), Navegação Doppler Lidar para detecção precisa de velocidade e alcance (NDL), Demonstrador de Navegação Lunar 1 (LN-1), Câmeras Estéreo para Estudos de Superfície de Pluma Lunar (SCALPSS), e Observação de ondas de rádio na superfície lunar de bainha fotoelétrica (ROLSES). No total, há cinco cargas úteis da governamentais e quatro comerciais.
O módulo transporta cinco cargas úteis governamentais: Os objetivos científicos incluem estudos de interações pluma-superfície, radioastronomia e interações do clima espacial com a superfície lunar. Também demonstra tecnologias de pouso de precisão e capacidades de hubs de comunicação e navegação.
Nova tecnologia mede propelentes nos tanques
O nível de combustível no módulo lunar Nova-C será medido usando
ondas de rádio RFMG – um sensor da NASA resolverá o problema de estimativa do combustível restante. O módulo lunar é equipado com um novo sensor de nível de combustível desenvolvido pela NASA. Este sensor medirá combustíveis criogênicos usando ondas de rádio. Medir a quantidade de líquido em um reservatório na Terra é uma tarefa relativamente simples e pode ser feita por meio de uma vareta ou de um mecanismo com bóia e manômetro. Em condições espaciais a força gravitacional não puxa o líquido para o fundo do tanque; o fluido flutua e gruda nas paredes do tanque devido à tensão superficial.
Os engenheiros podem estimar quanto combustível resta em uma espaçonave conhecendo a massa inicial e subtraindo quanto combustível foi usado. No entanto, o combustível criogênico tende a evaporar com o tempo, tornando as estimativas “questionáveis”. Isto é especialmente importante para missões interplanetárias que podem durar anos. Para resolver esse problema, a NASA desenvolveu o novo método Radio Frequency Mass Meter (RFMG), que ajuda a estimar a quantidade de líquido criogênico por meio de uma antena instalada no tanque. Essa antena mede como o líquido interage com as ressonâncias eletromagnéticas naturais nas paredes do tanque; daí, os números são comparados com o banco de dados, o que permite obter indicadores de nível de combustível mais precisos com uma precisão de vários por cento.
Testes anteriores do RFMG foram realizados em aeronaves voando em trajetórias parabólicas para criar curtos períodos de ausência de gravidade, bem como na ISS. O método será agora testado no módulo Nova-C, onde os engenheiros da NASA poderão comparar o seu desempenho com simulações terrestres e testes anteriores.
“Em condições de gravidade zero, o líquido não afunda no fundo dos tanques, mas adere às paredes e pode estar em qualquer lugar no interior”, explica Lauren Amin, vice-gerente de projetos do portfólio de gerenciamento de fluidos criogênicos da agência. Ela também enfatiza que tais medições precisas são críticas para maximizar a eficiência da missão ou planejar a quantidade necessária de propelente para o lançamento.
A missão está transportando um sistema receptor de rádio para medir o ambiente de plasma que será encontrado pelos futuros astronautas, também como fornecer uma base para sistemas de radioastronomia; uma coleção de retrorrefletores a laser, semelhantes aos deixados pelos astronautas da Apollo para medir distâncias precisas; e um sensor baseado em LiDAR (Light Detection And Ranging) que fez a detecção de velocidade e alcance durante a descida. A NASA também está testando câmeras de vídeo e imagens estáticas para capturar e analisar os efeitos da pluma do módulo de pouso enquanto ele interage com a superfície lunar e um farol de banda S do tamanho de um CubeSat para demonstrar o posicionamento autônomo da espaçonave.
O sistema de apoio a subssatélite LN-1 (Lunar Node -1, teste de posição lunar) é um pequeno experimento de equipamento de voo do tamanho de um CubeSat que integra funcionalidades de navegação e comunicação para navegação autônoma para auxiliar futuras operações de superfície e orbitais.
O aparelho do tamanho de CubeSat vai demonstrar navegação autônoma, sendo um rádiofarol para geolocalização precisa e observações de navegação para espaçonaves, infraestrutura de superfície e astronautas, confirmando digitalmente suas posições na Lua em relação a outras naves, estações terrestres ou veículos em movimento. Esses radiofaróis também podem ser usados no espaço para ajudar nas manobras orbitais e orientar os alunissadores para um pouso na superfície.
O LN-1 depende de um software de navegação por computador MAPS ( Multi-spacecraft Autonomous Positioning System ). Desenvolvido por Anzalone e pesquisadores da NASA Marshall, o MAPS foi testado com sucesso na Estação Espacial Internacional em 2018 usando o banco de testes de Comunicações e Navegação Espacial da NASA.
Experimentos e cargas comerciais
A Odysseus também carrega o EagleCam, um sistema de câmera projetado na Universidade Aeronáutica Embry-Riddle, na Flórida, para capturar a primeira imagem em terceira pessoa de uma espaçonave pousando em um corpo celeste que não seja a Terra. A EagleCam também testará um sistema eletrostático de remoção de poeira que poderá levar a avanços futuros na tecnologia de trajes espaciais.
A ILOA Hawai’i está testando o ILO-X, um conjunto miniaturizado de imageadores de câmera dupla que visa capturar algumas das primeiras imagens do centro da Via Láctea a partir da superfície da Lua.
A Lonestar Data Holdings demonstrará o armazenamento de documentos dos clientes a bordo do módulo de pouso Nova-C e a capacidade de fazer upload e download de documentos de e para a Terra e a Lua.
O Lunaprise do Galactic Legacy Labs arquivará o “Hall da Fama da Humanidade”, um chip projetado para estabelecer um arquivo de conhecimento humano contendo mensagens em discos NanoFiche para mostrar às futuras civilizações os hábitos de hoje. Por último, o artista Jeff Koons está enviando 125 ‘Luas’ em miniatura como parte de um projeto intitulado “Jeff Koons: Moon Phases”.
O módulo de pouso também está testando a tecnologia Omni-Heat Infinity da Columbia Sportswear para isolar a escotilha de acesso ao tanque de propulsão da espaçonave. O material, que também pode ser encontrado no forro das roupas de clima frio da Columbia, foi retirado dos cobertores que protegiam a espaçonave Apollo.
Uma placa em homenagem a Sua Santidade Pramukh Swami Maharaj, o quinto guru da organização BAPS Swaminarayan, encomendada à Relative Dynamics. A gravura homenageia a vida e o serviço de Pramukh Swami Maharaj, um líder espiritual hindu que, segundo seus seguidores, “defendeu o valor humano universal do serviço altruísta. Este envolvimento cultural entre nações e empresas permite o desenvolvimento de valores, esforços e responsabilidades partilhadas na prossecução da exploração espacial”.
CONTRIBUA ATRAVÉS DO PIX DO HOMEM DO ESPAÇO: homemdoespacobr@gmail.com
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