NASA estabelece definições da missão para capturar um asteróide



Z213-350x139

A agência espacial norte-americana NASA iniciou a elaboração das definições para a missão que irá capturar uma rocha espacial durante a missão Exploration Mission-2 (EM-2). A missão Asteroid Redirect Robotic Mission (ARRM) irá envolver um veículo espacial robótico enviada para «caçar» e capturar o pequeno asteróide, antes de ser «rebocado» para uma órbita lunar onde os astronautas o irão investigar durante a primeira missão tripulada do veículo Orion.

A missão ARRM

A NASA tornou a missão Asteroid Redirect Robotic Mission (ARRM) como uma missão alto perfil desde que foi anunciada em princípios de 2013. Um estudo interno da NASA foi iniciado em Julho de 2013 para determinar a possibilidade da realização da ARRM.

Z65Um anuncio Broad Agency Announcement (BAA) foi emitido a 21 de Março de 2014 para estudar a potencial missão e os seus custos associados com as concessões a serem anunciadas depois de 1 de Julho.

A 26 de Março, a NASA realizou o fórum Asteroid Initiative Opportunities Forum para discutir o estado actual da missão tal como foi definida pelo grupo de estudo interno da NASA.

Tal como está definida, a missão ARRM consiste: ou na captura de um pequeno asteróide com menos de 10 metros de diâmetro e menos de 1.000 toneladas de peso, ou a recolha de uma grande rocha a partir da superfície de um grande asteróide.

Z88A missão de captura de um asteróide foi a proposta inicial por parte do Instituto Keck e foi o modo inicialmente proposto pela NASA. O veículo espacial inicial foi entretanto redefinido para um veículo mais pequeno do que originalmente projectado.

O actual veículo utiliza um conjunto solar de 50 kW para fornecer energia a motores de efeito Hall com pelo menos 10 toneladas de xénon a bordo. Será construído com características de acoplagem compatíveis com a Orion e características externas para permitir a deslocação de astronautas no exterior do veículo e a possibilidade de aceder ao asteróide capturado.

O veículo espacial será também projectado com uma possível utilização futura, para que o veículo básico possa ser utilizado como base para o transporte de carga para apoiar uma futura missão a Fobos.

Após uma análise inicial das potenciais missões candidatas realizada pelo grupo de estudo interno, foi determinado que o timming de uma missão tripulada coincidente com a missão EM-2 não era possível. Assim, as missões foram avaliadas com a intenção de localizar o asteróide capturado numa órbita lunar retrógrada profunda para possibilitar uma missão tripulada em meados de 2020 assumindo o lançamento do veículo espacial em 2019.

Z96A população actual de objectos NEO (Near Earth Objects) foi avaliada e os asteróides recentemente descobertos foram adicionados à análise à medida que eram caracterizados. Os actuais candidatos para a missão ARRM foram reduzidos a cinco objectos.

Dois dos asteróides candidatos, 2009 BD e 2011 MD, foram suficientemente promissores que foram já finalizadas analises de alta fidelidade das trajectórias da missão. O 2009 BD é um candidato possível com a sua massa (30 – 145 toneladas) a estar dentro dos limites da capacidade do veículo espacial e com um período de rotação relativamente baixo (>2 horas). A caracterização óptica do 2011 MD foi finalizada, mas a análise dos dados ainda continua.

Parece no entanto, que o asteróide se encontra dentro dos limites impostos para a missão. De notar que quatro lançadores diferentes foram avaliados para serem utilizados neste cenário: o Atlas-V/551, o Delta-IVHeavy, o Falcon Heavy e o SLS.

Z122Para a data de lançamento em meados de 2019, a utilização de lançadores pesados – Delta-IVHeavy, o Falcon Heavy e o SLS – não aumenta de forma significativa a massa a ser trazida de volta, mas permitem um atraso significativo na data de lançamento e ainda trazem o asteróide a tempo de uma missão tripulada em 2024 tendo em conta o limite superior de massa do 2009 BD.

Uma das porções mais criticada da missão proposta foi o conceito de eliminar a rotação do asteróide após a sua captura através do «sistema de saco». A análise cuidada das forças e das necessidades de combustível para eliminar a rotação de um asteróide candidato de 1.000 toneladas de uma maneira arbitrária, foi levada a cabo para determinar se tal era possível utilizando os actuais métodos de construção dos veículos espaciais. Foi determinado que os limites do torque do painel solar seria a principal preocupação, mas que as técnicas actuais de construção seriam suficientes até uma rotação de cerca de 2 rpm (com Z103um nível de confiança de 95%). A análise sugeriu que seria possível parar a rotação de um asteróide de 500 toneladas com uma rotação adicional de 1 rpm a 0 rpm em menos de seis dias utilizando menos de 12 kg de xénon e menos de 70 kg de hidrazina.

De forma significativa, uma demonstração de defesa planetária foi proposta para cada um dos conceitos da missão para provar o conceito de tractor gravitacional e/ou deflexão por raios iónicos. Para um objecto similar ao 2009 DB (menos de 500 toneladas), uma variação de velocidade de cerca de 1 mm/s poderia ser induzida em cerca de 1 horas utilizando a deflexão por raios iónicos ou em cerca de 30 minutos utilizando o tractor gravitacional.

Foi determinado que nenhuma destas demonstrações teria impacto significativo na missão de captura do asteróide.

A missão de recolha de uma amostra da superfície do asteróide foi proposta como uma via alternativa para se atingir o objectivo inicialmente proposto. Esta missão requeria que o veículo se aproximasse ou descesse na superfície do asteróide, seguindo-se a recolha de uma rocha até 5 metros de diâmetro. Quatro asteróides foram considerados para esta missão.

Z112O candidato mais promissor é o asteróide Itokawa que foi visitado pela sonda japonesa Hayabusa, tendo a sua população de rochas à superfície já sido caracterizada pela visita anterior.

Devido aos seus parâmetros orbitais favoráveis, o asteróide 2008 EV5 oferece a possibilidade de se trazer de volta o maior espécimen dos asteróides avaliados, até 4 metros de diâmetro (cerca de 50 toneladas) utilizando o SLS como lançador da missão – com valores ligeiramente inferiores para o Delta-IV Heavy e Falcon Heavy.

A análise da missão de recolha da amostra na superfície do asteróide sugere que a remoção de qualquer grande rocha deverá ser relativamente fácil dado que as forças coercivas na superfície deverão ser baixas. Uma demonstração de defesa planetária está também planeada para esta missão. Devido à natureza do corpo, as demonstrações irão demorar mais tempo do que na missão de captura de um asteróide. Para o Itokawa, espera-se que uma variação de 0,1 mm/s possa ser induzida em 150 a 200 dias para ambos os cenários referidos anteriormente.

Tendo por base as dificuldades das operações de proximidade, a demonstração do tractor gravítico será provavelmente seleccionada. Esta demonstração é também mais eficiente em termos de combustível, necessitando cerca de 300 kg de propolente em relação aos 600 kg para o outro método.

Apesar do criticismo do conceito de envio de uma missão tripulada para obter amostras do asteróide, a NASA está a seguir de forma agressiva o conceito ARRM e demonstrou que não existem impedimentos técnicos à sua implementação. De facto, da maneira como a missão está actualmente prevista é mais realizável do que sugerido pela proposta original pelo Instituto Keck, com as incertezas da missão a serem avaliadas e definidas.

Versão original publicada em NASASpaceflight.com NASA builds asteroid capture mission definitions de Mike Brown. Traduzido com autorização

Deixe um comentário