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Mars Science Laboratory

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Mars Science Laboratory

Logotipo da missão.
Descrição
Tipo Rover[2]
Operador(es) Estados Unidos NASA
Duração da missão 686 dias terrestres[1]
Propriedades
Massa 900 kg[3]
Missão
Contratante(s) Boeing, Lockheed Martin
Data de lançamento 26 de novembro de 2011
Veículo de lançamento Atlas V[4]
Local de lançamento Estados Unidos Cabo Canaveral, Flórida, Estados Unidos da América[5]
Destino Marte
Portal Astronomia

Mars Science Laboratory (MSL) é a designação de uma sonda espacial da NASA, lançada em 26 de novembro de 2011,[5][6] 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.[2][7] 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

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Em abril de 2004, a NASA solicitou à comunidade científica propostas de ideias 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.[8]

Primeira descoberta - um riacho

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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.[9]

A forma redonda das pedras 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:

Especificações

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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- Paraquedas

O sistema da nave espacial tinha a massa de 3893 kg no lançamento, consistindo de um estágio de cruzeiro carregado de combustível com 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.[10][11]

A nave MSL inclui instrumentos específicos para o voo 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 abaixo da superfície, a orientação do veículo, a densidade atmosférica para a entrada em atmosfera sensível até a separação na entrada do escudo térmico do veículo Mars Science Laboratory.[12] O conjunto de instrumento MEDLI foi instalado no escudo de proteção térmica do veículo de entrada MSL. Os dados obtidos 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

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Diagrama codificado em cores do rover
Rodas do rover em teste no JPL.
Ver artigo principal: Rover Curiosity

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

Computadores

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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 MB de EEPROM, 256 MB de DRAM e 2 GB de memória flash.[13] Isso comparado aos 3 MB de EEPROM, 128 MB de DRAM, e 256 MB de memória flash usada nos Mars Exploration Rovers.[14]

Os computadores RCE usam a CPU RAD750 (um sucessor da CPU RAD6000 usada nos Mars Exploration Rovers) operando a 200 MHz.[15][16][17] A CPU RAD750 CPU é capaz até 400 MIPS, enquanto a CPU RAD6000 é capaz até 35 MIPS.[18][19] Dos dois computadores de bordo, um é configurado como backup, e vai assumir em caso de problemas com o computador principal.[13]

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.[13] Os computadores do rover estão constantemente se automonitorando para manter o rover operacional, como por meio da regulação de sua temperatura.[13] 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.[13]

Os computadores do rover operam em VxWorks, um sistema operacional de tempo-real desenvolvido pela companhia Wind River Systems, com sede em Alameda, EUA.[20][21] 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.[22][23]

Comunicações

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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[24] e um sistema UHF de rádio definido por software para comunicação na órbita de Marte.[11]pg.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.[11]pg.81

Isso permite comunicar-se com o Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) e o orbitador Odyssey (ODY) a velocidades de até 2 Mbit/s e 256 kbit/s, respectivamente, mas cada orbitador pode comunicar-se com o Curiosity por aproximadamente 8 minutos por dia.[25] Os orbitadores têm grandes antenas e rádios mais potentes e podem transmitir dados para a Terra mais rápidamente do que o rover poderia fazer diretamente. Portanto, a maior parte dos dados devolvidos pela Curiosity (MSL) é via ligações de transmissão UHF com a MRO e a ODY. O retorno dos dados através da infraestrutura de comunicação, tal como aplicado ao MSL, foi observado durante os primeiros 10 dias e foram de aproximadamente 31 megabytes por dia.

Normalmente são transmitidos 225 kbit por dia de comandos para o rover diretamente da Terra, com uma taxa de transferência de dados de 1 a 2 kbit/s. O intervalo de transmissão dos dados é de 15 minutos (900 segundos). Os volumes maiores de dados coletados pelo rover são devolvidos via satélite de retransmissão.[11] O atraso de comunicação unidirecional com a Terra varia de 4 a 22 minutos, dependendo da posição relativa entre os planetas, com 12,5 minutos de média.[26]

Durante o pouso, o monitoramento da telemetria é feito pelos satélites Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter e Mars Express. O Odyssey consegue retransmitir os sinais para a Terra em tempo real, com variações que dependem da distância entre os dois planetas. O pouso tem um tempo de duração de 13 minutos e 46 segundos.[27][28]

Sistemas de mobilidade

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O Curiosity é equipado com seis rodas montadas em uma suspensão oscilante, que também servem como trem de pouso, o que não aconteceu nos seus antecessores.[29][30] As rodas têm um diâmetro de 50 in (1,27 m), bem maiores do que as dos rovers anteriores. Cada roda tem sapatas que atuam e são orientadas de forma independente, para uma escalada tanto em areia macia quanto em terreno pedregoso. Cada uma das quatro rodas dos cantos do rover possui direção independente, permitindo que o veículo faça as curvas normalmente ou gire em seu próprio eixo.[11] Cada roda tem um padrão que ajuda a manter a tração e deixa trilhas modeladas na superfície de areia de Marte. Esse padrão é usado por câmeras para calcular a distância percorrida e é a codificação das iniciais JPL em código Morse.[31] Em relação ao centro de massa, o veículo permite uma inclinação de pelo menos 50 graus em qualquer direção, sem perder sua estabilidade, contudo existem sensores que limitam essa inclinação a 30 graus.[11]

Vídeos

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O MSL sendo lançado ao espaço (versão inglesa)
Entrada e aterrissagem do Curiosity, como explicado pela NASA (versão inglesa)
  • O pouso do rover na cratera Gale (6 de Agosto de 2012).
  • Primeiro visão panorâmica em 360 graus do ponto de pouso (8/10 de Agosto de 2012.
  • Ponto de pouso e trilha projetada para a missão (animação narrada).

Referências

  1. ↑ NASA. «Características da Missão» (PDF) (em inglês). Consultado em 6 de Fevereiro de 2013 
  2. ↑ a b NASA - Mars Science Laboratory, the Next Mars Rover
  3. ↑ NASA. «Rover-Especificações» (em inglês). Consultado em 6 de Fevereiro de 2013 
  4. ↑ NASA. «Veículo Lançador United Launch Alliance Atlas V» (em inglês). Consultado em 6 de Fevereiro de 2013 
  5. ↑ a b NASA. «Lançamento» (em inglês). Consultado em 29 de Março de 2013 
  6. ↑ mars.nasa.gov. «Summary | Launch». NASA’s Mars Exploration Program (em inglês). Consultado em 21 de julho de 2020 
  7. ↑ NASA. «Pouso do Curiosity» (em inglês). Consultado em 29 de Março de 2013 
  8. ↑ «Jipe-robô Curiosity pousa com sucesso em Marte». O Globo. Consultado em 6 de agosto de 2012 
  9. ↑ Sonda encontra vestígios de antigo riacho em Marte. Folha Ciência, acessado em 3 de outubro de 2012.
  10. ↑ «Mars Science Laboratory Landing Press Kit» (PDF). NASA. Julho de 2012. p. 6 
  11. ↑ a b c d e f «DESCANSO Design and Performance Summary Series». Pasadena, California: Jet Propulsion Laboratory – NASA. Novembro de 2009-->  |contribuição= ignorado (ajuda); |nome1= sem |sobrenome1= em Authors list (ajuda)
  12. ↑ Wright, Michael (1 de maio de 2007). «Science Overview System Design Review (SDR)» (PDF). NASA/JPL. Consultado em 9 de setembro de 2009 
  13. ↑ a b c d e «Mars Science Laboratory: Mission: Rover: Brains» (em inglês). NASA/JPL. Consultado em 14 de outubro de 2014 
  14. ↑ Bajracharya, Max; Mark W. Maimone; Daniel Helmick (dezembro de 2008). «Autonomy for Mars rovers: past, present, and future» (em inglês) 
  15. ↑ «BAE Systems Computers to Manage Data Processing and Command For Upcoming Satellite Missions» (em inglês). BAE Systems. 17 de junho de 2008. Consultado em 14 de outubro de 2014 [ligação inativa] 
  16. ↑ «E&ISNow — Media gets closer look at Manassas» (PDF) (em inglês). BAE Systems. 1 de agosto de 2008. Consultado em 14 de outubro de 2014 [ligação inativa] 
  17. ↑ «Learn About Me: Curiosity Rover» (em inglês). NASA/JPL. Consultado em 14 de outubro de 2014 
  18. ↑ «RAD750 radiation-hardened PowerPC microprocessor» (PDF) (em inglês). BAE Systems. 1 de julho de 2008. Consultado em 14 de outubro de 2014 [ligação inativa] 
  19. ↑ «RAD6000 Space Computers» (PDF) (em inglês). BAE Systems. 23 de junho de 2008. Consultado em 14 de outubro de 2014 [ligação inativa] 
  20. ↑ «Wind River's VxWorks Powers Mars Science Laboratory Rover, Curiosity» (em inglês). Wind River. Consultado em 16 de outubro de 2014 
  21. ↑ «Wind River's VxWorks Powers Mars Science Laboratory Rover, Curiosity» (em inglês). Virtual Strategy Magazine. 6 de agosto de 2012. Consultado em 15 de outubro de 2014 
  22. ↑ «NASA Curiosity Mars Rover Installing Smarts for Driving» (em inglês). NASA. 10 de agosto de 2012. Consultado em 16 de outubro de 2014 
  23. ↑ «Impressive' Curiosity landing only 1.5 miles off, NASA says» (em inglês). CNN. 14 de agosto de 2012. Consultado em 16 de outubro de 2014 
  24. ↑ «Mars Science Laboratory, Communications With Earth» (em inglês). JPL. Consultado em 16 de outubro de 2014 
  25. ↑ «Curiosity's data communication with Earth» (em inglês). NASA. Consultado em 3 de novembro de 2014 
  26. ↑ Fraser Cain (10 de agosto de 2012). «Distance from Earth to Mars» (em inglês). Universe Today. Consultado em 3 de novembro de 2014 
  27. ↑ Staff. «Mars-Earth distance in light minutes». Wolfram Alpha 
  28. ↑ William Harwood (21 de julho de 2012). «Relay sats provide ringside seat for Mars rover landing». Spaceflight Now 
  29. ↑ «Next Mars Rover Sports a Set of New Wheels». NASA/JPL 
  30. ↑ «Watch NASA's Next Mars Rover Being Built Via Live 'Curiosity Cam'». 13 de setembro de 2011 
  31. ↑ «New Mars Rover to Feature Morse Code». American Radio Relay League 

Ligações externas

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