Schiaparelli «desce» am Marte e TGO entra em órbita



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Após uma viagem de sete meses, a missão ExoMars-2016 chegou ao seu destino. O módulo de descida da Agência Espacial Italiana, Schiaparelli, terá descido na superfície marciana às 14:47UTC no dia 19 de Outubro de 2016, com o veículo Trace Gas Orbiter (TGO) – da Agência Espacial Europeia e da Corporação Espacial Russa, Roscosmos – a entrar em órbita do planeta vermelho às 15:31UTC.

Porém, e ao contrário do sinal que assinalou a abertura dos pára-quedas, pelas 15:12UTC não foi recebida qualquer comunicação por parte do módulo de descida. No entanto, a Agência Espacial Europeia referiu que a recepção do sinal nesta altura seria «experimental». A ESA continuou a aguardar a confirmação de que o Schiaparelli se encontrava em segurança na superfície de Marte, porém esse sinal nunca chegou. Na imagem de cima mostra, no ecrã do lado esquerdo, a ausência de sinal proveniente do Schiaparelli.

O contacto com o Schiaparelli parece ter sido perdido logo após a separação do escudo térmico superior e não há qualquer indicação que os propulsores que deveriam ter diminuído a velocidade de descida, tenham sido activados.

A Agência Espacial Europeia irá fazer uma conferência de imprensa na manhã do dia 20 de Outubro e nesta altura já se terá informação mais sólida sobre o Schiaparelli.

A missão ExoMars é uma colaboração entre a Agência Espacial Europeia (ESA) e a agência espacial Russa, Corporação Estatal Roscosmos, e é composta por duas missões: a Trace Gas Orbiter (TGO), lançada a 14 de Março, e uma missão de superfície composta por um veículo de descida e um rover cujo lançamento está previsto para 2018. Um terceiro veículo, o Entry Demonstrator Module (EDM), ou Schiaparelli, acompanha o TGO. Sendo uma missão de demonstração tecnológica, o Schiaparelli tem como função fornecer à ESA e à Roscosmos, a experiência na descida para a superfície de Marte e testar o sistema de descida antes da verdadeira  missão em 2018.

exomars-1-21O objectivo do programa ExoMars é o de estudar o planeta Marte em busca de evidências de vida presente ou passada. A ESA também vê o programa como uma antecâmara de futuras missões para a recolha e transporte para a Terra de amostras da superfície marciana. O programa foi originalmente projectado como uma missão de bandeira da ESA ao abrigo do Programa Aurora e composta somente por um veículo robotizado de superfície. O veículo orbita, foi adicionado ao programa mais tarde. A NASA envolveu-se no projecto, tornando-se um projecto conjunto entre europeus e norte-americanos, porém acabariam por sair em 2011. O envolvimento da Rússia no projecto surge após a saída dos Estados Unidos e a sua contribuição situa-se ao nível de equipamentos para os veículos de descida e o lançamento das duas missões utilizando foguetões 8K82KM Proton-M/Briz-M.

ExoMars Trace Gas Orbiter transporta um conjunto de quatro instrumentos para estudar a superfície e a atmosfera de Marte. A carga Nadir and Occultation for Mars Discovery (NOMAD) é composta por um espectroscópio ultravioleta e um par de espectroscópios de infravermelhos que serão utilizados para estudar a composição da atmosfera marciana com um alto grau de sensibilidade.

Atmospheric Chemistry Suite (ACS) é composto por três espectrómetros de infravermelhos adicionais: o ACS-NIR, ACS-MIR e o ACS-TIR, que serão utilizados para estudar a estrutura e a fotoquímica da atmosfera ao observar a luz solar ocultada pela atmosfera ou reflectida da superfície. O ACS-NIR e o ACS-MIR são espectrómetros Echelle que operam no infravermelho próximo e médio. O ACS-TIR é um espectrómetro de Fourier de dois canais.

ExoMars-1 4O sistema de observação Colour and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS) deverá fornecer imagens de alta-resolução a cores e estereoscópicas da superfície para serem comparadas com informação obtidas a partir dos espectróscópios e para fornecer contexto para as medições efectuadas. O sistema de observação tem uma resolução de 5 metros por pixel.

Fine Resolution Epithermal Neutron Detector (FREND) é um detector de neutrões que será utilizado para identificar e mapear o hidrogénio na superfície e sub-superfície até uma profundidade de 1 metro.

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O estudo da atmosfera de Marte irá permitir aos cientistas tirar conclusões acerca dos gases que podem ser subprodutos de vida potencial na superfície. Os espectrómetros permitem à missão elaborar um perfil detalhado dos gases na atmosfera, e detectar quantidades e registar alterações ao longo do tempo, que possam ser resultado de variações sazonais de processos em curso. Um foco particular da missão é o metano, que sido observado na atmosfera de forma intermitente. Os cientistas sugerem que a natureza intermitente destas observações sugere que o gás ainda está a ser produzido e um dos objectivos chave da ExoMars é o determinar se a sua origem está num processo biológico ou geológico.

ExoMars-1 3O módulo de descida Schiaparelli irá servir primariamente como demonstrador tecnológico, e foi somente projectado para funcionar durante quatro dias antes de esgotar a sua fonte de energia. As suas baterias não são recarregáveis, limitando assim o tempo de vida do veículo.

O conjunto de instrumentos denominado Atmospheric Mars Entry and Landing Investigation and Analysis (AMELIA) irá servir para recolher dados sobre a trajectória do veículo e sobre as condições atmosféricas durante a descida, permitindo a elaboração de um modelo relacionado com as suas condições de descida. Por seu lado, o conjunto de instrumentos Combined Aerothermal and Radiometer Sensors Instrument Package (COMARS+) é composto por três módulos de sensores e um radiómetro montado no escudo aerodinâmico do veículo. Durante a descida irá registar a pressão, temperatura e fluxo de calor sobre o veículo.

Descent Camera (DECA), que foi originalmente construída como modelo suplente para o satélite de astronomia Herschell, irá fornecer imagens do local de descida à medida que o módulo Schiaparelli se dirige para a superfície, permitindo a elaboração de uma topografia tridimensional.

Na superfície, o Dust Characterisation, Risk Assessment, and Environment Analyser on the Martian Surface (DREAMS) irá obter leituras da temperatura, pressão, humidade, velocidade do vento, electrificação atmosférica e irradiância solar, até as baterias se esgotarem. O Instrument for Landing – Roving Laser Retroreflector Investigations (INRRI) é um retrorreflector laser que será utilizado para permitir que o veículo em órbita faça determinações precisas da localização do Schiaparelli.

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Descida em Marte

 A separação entre a Schiaparelli e a TGO ocorreu como previsto às 14:42UTC do dia 16 de Outubro de 2016. Quando a separação foi confirmada, o módulo de descida entrou em modo de hibernação para poupar energia continuando a sua viagem em direcção à atmosfera de Marte.

Tendo como alvo a região de Meridiani Planum, a mesma região que está a ser explorada pelo rover Opportunity, o módulo Schiaparelli entra na atmosfera de Marte às 14:42UTC a uma velocidade de exomars-1-1721.000 km/h, dissipando a maior parte da sua energia através de um escudo térmico Norcoat Liege que está orientado na direcção da velocidade. Terminada a parte principal do aquecimento atmosférico, abrem-se dois pára-quedas hipersónicos a uma altitude de 11 km.

Os pára-quedas irão abrandar ainda mais a velocidade de descida à medida que o seu sistema de navegação, de orientação e de controlo utiliza um sensor de radar tirando partido do efeito Doppler, bem como unidades internas de medição inercial, para iniciar o alinhamento do módulo em direcção ao local de descida. Uma vez detectada a altitude de 7 km, o escudo térmico é separado da base do veículo.

exomars-1-20O escudo térmico posterior separa-se a uma altitude de 1,3 km, com o módulo a emergia da sua clausura de sete meses para iniciar a fase final de descida que é auxiliada por um conjunto de três pequenos propulsores a hidrazina que irão abrandar a velocidade do veículo até uma altitude de cerca de 2 metros do solo. Chegado a esta altitude, os pequenos propulsores são desactivados e o módulo executa um pequeno impacto na superfície de Marte a uma velocidade de 4 km/h, protegido por uma estrutura que irá absorver a força do impacto na base do módulo. A descida tem lugar às 14:47UTC, com a confirmação a chegar através da Mars Express, 9 minutos e 45 segundos mais tarde, pelas 14:56:45UTC.

Uma vez na superfície, o módulo Schiaparelli deverá passar 2 a 8 Sol (dias marcianos) a monitorizar o ambiente marciano – incluindo a velocidade do vento e direcção, humidade, pressão, temperatura à superfície e transparência da atmosfera.

Trace Gas Orbiter em órbita de Marte

Para preparar a entrada atmosférica do Schiaparelli, este módulo e o Trace Gas Orbiter estavam inicialmente orientados para a Meridiani Planum em Marte. Após a separação do Schiaparelli, surgiram preocupações relativas a um evento não previsto. Enquanto que a separação foi inicialmente confirmada através do desvio Deppler no sinal enviado pela antena de baixo ganho da TGO, levando a uma confirmação inicial da separação pelas 15:04UTC, a determinação da separação do módulo Schiaparelli foi subsequentemente classificada como «não confirmada» através de medições do desvio Doppler às 15:27UTC. Ao mesmo tempo, a reaquisição do sinal de telemetria da TGO não foi conseguida.

exomars-1-23Pelas 15:30UTC, a ESA confirmou que de facto o módulo Schiaparelli se havia separado do TGO e a reaquisição do sinal com o TGO, se bem que o orbitador não estava a transmitir telemetria como era esperado. Finalmente, às 16:40UTC, o TGO começou a enviar telemetria através da sua antena de alto ganho.

Enquanto que a falta de telemetria da TGO foi uma situação preocupante naquele momento, poderia levar a problemas mais sérios algumas horas mais tarde quando o veículo deveria levar a cabo uma manobra para evitar a colisão, corrigindo a sua trajectória de aproximação a Marte e assim evitar que se esmagasse na superfície do planeta. Com as comunicações agora totalmente restabelecidas, a TGO levou a cabo com sucesso a sua manobra levando a cabo uma queima que alterou a sua velocidade em 11,6 m/s a 17 de Outubro, colocando-a na trajectória ideal para mais tarde levar a cabo a sua queima Mars Orbit Insertion (MOI). Finalizada a manobra, os controladores da ESA colocaram a TGO num modo de redundância, impedindo-a de se colocar num modo de segurança durante a queima MOI. A sequência de comandos para a MOI foi enviada e conformada às 05:35UTC do dia 18 de Outubro, sendo confirmada com o envio de um sinal para a Terra.

A MOI deverá ter início pelas 13:04:07UTC. Esta é uma manobra que é projectada para abrandar a velocidade da TGO para que seja capturada pelo campo gravitacional de Marte. A MOI deverá terminar pelas 15:31UTC, tendo uma duração total de 147 minutos e colocando a TGO numa órbita com um perigeu a 300 km de altitude e apogeu a 96,000 km de altitude. Nesta órbita, a TGO irá demorar 4 Sol para dar uma volta completa a Marte.

A TGO irá permanecer na órbita inicial durante 8 Sol, fornecendo um meio de retransmissão dos sinais enviados pelo Schiaparelli até que as baterias deste se esgotem. Posteriormente, o TGO irá iniciar uma série de manobras de aerotravagens durante sete meses para assim estabilizar e baixar a sua altitude para a sua órbita operacional. A missão cientifica primária da TGO deverá iniciar em finais de 2017.

Para além das suas próprias investigações estudos sobre Marte, a TGO irá também servir como retransmissor de outras missões pelo menos até 2022.

Imagens: ESA

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