Al-Amal entra em órbita de Marte

A sonda Al-Amal, dos Emirados Árabes Unidos (EAU), entrou com sucesso em órbita do planeta Marte no dia 9 de Fevereiro de 2021. A manobra de travagem teve lugar às 1530UTC e teve uma duração de 27 minutos, terminando pelas 1557UTC. Os EAU tornaram-se na 5.ª nação a orbitar o planeta Marte.

Esta é uma missão histórica para os EAU tratando-se da primeira missão de um país árabe tendo como destino o planeta vermelho.

Anunciada em Julho de 2014, o lançamento da Al-Amal (“Esperança” em Português) teve lugar às 2158:14UTC do dia 19 de Julho de 2020 e foi levado a cabo pelo foguetão H-2A/202 (F42) a partir da Plataforma de Lançamento LP1 do Complexo de Lançamento Yoshinubo do Centro Espacial de Tanegashima.

A Al-Amal

A Al-Amal foi desenvolvida pelo Centro Espacial Mohammed bin Rashid e pelo Laboratório para a Física Espacial e Atmosférica da Universidade do Colorado (Boulder). A sonda, que será operada pela Agência Espacial dos Emirados Árabes Unidos, tinha uma massa de 1.350 kg no lançamento e o seu tempo de vida útil é de dois anos.

A missão da Al-Amal incidirá sobre a atmosfera e o clima marciano. A sonda estudará a forma como as camadas inferior e superior da atmosfera de Marte interagem umas com as outras, procurando conexões entre o clima marciano de hoje e o clima antigo do planeta vermelho. Assim, os principais objectivos científicos da missão são a compreensão da dinâmica climática e do mapa climático global de Marte caracterizando a atmosfera mais baixa do planeta, tentar explicar como o clima altera a fuga de hidrogénio e oxigénio, correlacionando as condições da atmosfera mais baixa com a atmosfera superior, e entender a estrutura e a variabilidade do hidrogénio e oxigénio na atmosfera superior, bem como identificar o porquê de Marte estar a perder estes gases para o espaço.

A sonda é composta por uma estrutura cúbica compacta, construída em alumínio, formando uma estrutura rígida, porém leve, em favo de mel e revestida com uma forte face de compósito. A sonda mede 2,37 metros de largura por 2,90 metros de altura. As suas baterias serão carregadas usando dois painéis solares de 600 watts. As matrizes do painel solar serão dobradas contra as laterais da sonda durante o lançamento e são abertas quando a sonda estiver em órbita.

A sonda irá comunicar com o controlo da missão usando uma antena de alto ganho com uma largura de 1,5 metros. A sonda também terá antenas de baixo ganho, que são menos direccionais. A largura de banda de comunicação será de 1,6 mbs perto da Terra a 250 kbps em Marte.

A Al-Amal é estabilizada nos seus três eixos espaciais utilizando sensores estelares que a ajudarão a determinar a sua posição no espaço estudando as constelações em relação ao Sol. Para controlo de atitude, a sonda usa um conjunto de rodas de reacção internas. Está também equipada com dois conjuntos de propulsores: quatro a seis grandes propulsores que serão usados para inserção e alteração de órbitas, e oito a doze pequenos propulsores do sistema de controlo de reacção para manobras delicadas de ajustamento orbital.

A bordo da sonda encontram-se os instrumentos EXI (Emirates eXploration Imager), EMIRS (Emirates Mars InfaRed Spectrometer) e o EMUS (Emirates Mars Ultraviolet Spectrometer).

O EXI é um sistema de observação de multi banda projectado por engenheiros dos EUA e por engenheiros norte-americanos da Universidade do Colorado que pode captar imagens de alta resolução da superfície marciana, com uma resolução espacial superior a 8 km em três bandas ultravioleta (UV) e três bandas RGB.

O EMIRS é um espectrómetro de infravermelhos desenvolvido pela Universidade Estatal do Arizona que irá examinar os padrões de temperatura, gelo, vapor de água e poeira na atmosfera de Marte.

O EMUS é um espectrómetro ultravioleta projectado por engenheiros dos EUA e pela Universidade do Colorado, que estudará a atmosfera superior e os traços de oxigénio e hidrogénio para lá da atmosfera de Marte.

Viagem até à órbita de Marte

Após a sua separação do último estágio do seu foguetão lançador, uma sequência automática activou a sonda seguindo-se a activação do computador central e a conexão dos aquecedores para evitar que o seu combustível congelasse. De seguida, a sonda procedeu à abertura dos seus painéis solares e utilizou os seus sensores para determinar a posição do Sol e manobrar para que os seus painéis solares começassem a carregar a bateria de bordo.

Com o fornecimento de energia activado, a Al-Amal enviou a sua primeira transmissão para o controlo de missão, sendo o sinal captado pela Deep Space Network da NASA em Madrid, Espanha. Este processo foi seguido pelo comissionamento dos subsistemas e computadores a bordo da sonda.

A trajectória para Marte foi refinada pela equipa de controlo ao longo da sua viagem ao se proceder a uma série de manobras Trajectory Correction Manoeuvres (TCM) que ocorreram em Agosto e em Novembro. A Al-Amal percorreu um total de 493.500.000 km na sua viagem para Marte e ao longo da sua viagem os seus instrumentos foram sendo verificados em intervalos regulares para garantir que estavam a operar de forma correcta. Os instrumentos foram calibrados utilizando as estrelas.

Durante a fase de inserção orbital em torno de Marte, os segmentos de solo e do veículo são mantidos no mínimo de funcionamento enquanto a equipa de controlo se focava no processo e chegada a Marte. Quase metade do combustível é consumido para abrandar a Al-Amal para que fosse capturada pelo campo gravitacional do planeta vermelho. A manobra de travagem teve uma duração de 30 minutos e reduziu a velocidade da sonda de mais de 121.000 km/h para 18.000 km/h.

Como a fase de inserção orbital é uma parte crítica da missão, a sonda terá de ser comissionada de novo e os seus instrumentos testados antes de entrar na transição para a fase científica da missão.

Em órbita de Marte

Após entrar em órbita de Marte, a Al-Amal estará a orbitar o planeta na denominada ‘Órbita de Captura’, tendo se ser transferida para a denominada ‘Órbita de Ciência’ em preparação para as suas operações científicas primárias. A Órbita de Captura – uma órbita elíptica com um período orbital de 40 horas – trará a sonda até cerca de 1.000 km da superfície de Marte, tendo o seu ponto mais afastado a 49.380 km. É nesta órbita que a primeira imagem de Marte será obtida pelos seus instrumentos, sendo transmitida para o Mission Operation Centre (MOC). Após esta fase estão previstos contactos diários com a equipa de controlo, permitindo um rápido envio de comandos e recepção de telemetria.

Após um período de testes e validação, serão realizadas uma série de manobras para colocar a Al-Amal na posição correcta para transitar para a Órbita de Ciência.

A sonda ficará colocada numa órbita operacional entre 20.000 km e 43.000 km, tendo um período orbital de 55 horas. Esta órbita é peculiar e única entre as sondas a orbitar Marte e irá permitir à Al-Amal completar a primeira cobertura 24×7 da dinâmica atmosférica de Marte e do seu clima.

O período de contacto entre o MOC e a sonda é limitado entre 6 a 8 horas, duas vezes por semana. Nos dois anos que a sonda deverá permanecer operacional, irá obter novos dados sobre Marte, a sua atmosfera e a sua dinâmica. Os dados obtidos irão ser disponibilizados para a comunidade cientifica através do centro de dados da EMM.

Na Órbita de Ciência, os instrumentos irão levar a cabo observações de rotina da superfície de Marte e da sua atmosfera, cobrindo todas as localizações geográficas através da perspectiva da latitude e longitude do planeta.



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