Vamos precisar de uma nova abordagem de pouso para colocar humanos em Marte

Para aterrissar o tipo de naves espaciais pesadas que podem transportar astronautas humanos para Marte, os engenheiros precisarão de novos métodos para aterrissar.

Uma espaçonave pesada precisaria de foguetes para frear e dirigir, mas também poderia ser pilotada para se guiar pelo elevador.

À medida que os humanos se tornam mais ambiciosos com seus planos de explorar Marte, precisaremos aterrissar espaçonaves maiores em sua superfície. Até agora, as missões robóticas da NASA usaram pára-quedas, bolhas infláveis ​​e guindastes , bem como foguetes de descida. Mas para aterrissar o tipo de naves espaciais pesadas que podem transportar astronautas humanos para Marte, os engenheiros precisarão de novos métodos para aterrissar. 

No momento, a maioria das espaçonaves conta com pára-quedas para desacelerar de um Mach 30 ou mais, à medida que entram na atmosfera marciana. E uma vez que esses landers estão viajando a uma velocidade mais razoável de algumas vezes a velocidade do som, os engenheiros têm uma variedade de opções para pousar suavemente.

Mas esses paraquedas simplesmente não são eficazes para embarcações maiores - eles não se adaptam bem. Isso levou os engenheiros aeroespaciais Christopher Lorenz e Zach Putnam a explorar outras opções em um artigo recente, publicado em 31 de dezembro de 2018 no Journal of Spacecraft and Rockets .

Nós vamos precisar de uma espaçonave maior

A embarcação mais pesada que chegou à superfície de Marte é o Mars Curiosity Rover, com cerca de 2.200 libras, ou pouco mais de 1 tonelada. Mas a espaçonave tripulada provavelmente será muito mais pesada, entre cinco e 20 toneladas. 

Isso exigirá o uso de retrorockets para retardar a espaçonave, como os que a SpaceX e a Blue Origin disparam para aterrissar seus propulsores. Mas isso queima muito combustível - combustível que deve ser retirado da Terra (exigindo ainda mais combustível). E ocupa espaço de carga que, de outro modo, poderia conter exploradores humanos ou equipamentos e suprimentos valiosos. 

Combustível para manobras de pouso é, portanto, um prêmio, e os planejadores de missão devem julgar cuidadosamente como gastam esse combustível, enquanto ainda garantem aterrissar sua espaçonave em um local seguro e a uma velocidade segura.

"Uma vez que os motores de descida são acionados", disse Putnam em um comunicado de imprensa , "os motores têm uma certa quantidade de propelente. Você pode disparar motores de tal forma que você pousa com muita precisão, você pode esquecer a precisão e usar tudo para aterrissar a maior espaçonave possível, ou você pode encontrar um equilíbrio entre eles. ” 

Você também pode dirigir o veículo enquanto ele ainda está se movendo hipersensicamente. O ônibus espacial era notório por ser um “ tijolo voador ”, mas poderia ser dirigido. Ao dobrar ou desequilibrar qualquer espaçonave já em movimento, os engenheiros podem criar sustentação que orienta seu ofício em uma determinada direção - até mesmo na atmosfera relativamente fina de Marte.

(Como um lembrete, um avião não precisa usar seus motores para girar. Se o avião abaixa uma asa, a nave inteira girará nessa direção devido ao levantamento.) 

Isso significa que os planejadores da missão podem pilotar sua espaçonave antes de disparar a aeronave. propulsores de frenagem e queima de combustível valioso. Eles podem economizar combustível escolhendo cuidadosamente a altitude e o ângulo da espaçonave para quando dispararem os foguetes. Isso permite que eles voem mais perto do alvo de pouso pretendido sem queimar combustível para a direção, além de minimizar a quantidade de combustível necessária para desacelerar a nave.

Depois de considerar vários cenários, os autores concluíram que a trajetória de voo mais eficiente (ou seja, a que queima menos combustível) é mergulhar quase diretamente na atmosfera no início. O veículo pode então levantar-se, voando a baixa altitude, onde a atmosfera é mais espessa e produz mais arrasto na embarcação. Usando a física simples para desacelerar a nave, os planejadores de missão podem usar menos combustível e, portanto, colocar mais ciência em suas futuras missões pesadas.

Fonte: Astronomy.com