Sondas da NASA em Marte operam há 20 anos e redefinem missões

Exploração Espacial

Sondas em órbita de Marte há duas décadas transformam a compreensão do planeta vermelho e mantêm comunicação vital com rovers.

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As sondas Mars Odyssey e Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), da NASA, continuam operando em órbita de Marte mais de 20 anos após a chegada ao planeta, período em que mudaram o que se sabe sobre a água marciana e se tornaram peças centrais na comunicação com os rovers em solo.

Lançadas para missões de poucos anos, elas hoje formam a espinha dorsal do programa marciano da agência. Além de mapear gelo, monitorar mudanças na superfície e observar a atmosfera, funcionam como estações de retransmissão: recebem dados dos robôs em Marte e os enviam para a Terra, algo que os veículos de superfície não conseguem fazer sozinhos.

Quais são as espaçonaves marcianas mais antigas da NASA que ainda estão em operação?

As duas espaçonaves mais antigas da NASA ainda em operação em Marte são a Mars Odyssey, em órbita desde 24 de outubro de 2001, e a Mars Reconnaissance Orbiter, que também acumula mais de duas décadas de serviço ao redor do planeta vermelho.

Juntas, elas mantêm um registro contínuo e sem paralelo da evolução de Marte visto do espaço. Esse acompanhamento prolongado permite comparar estações, anos marcianos e até eventos raros, como tempestades de poeira globais, com um nível de detalhe que nenhuma missão isolada conseguiria.

Para a cientista planetária Briony Horgan, da Purdue University, elas estão em um patamar à parte. “Both Odyssey and MRO are some of the most productive spacecraft that have ever existed”, diz. Segundo ela, as duas sondas são “críticas” para o programa geral de pesquisa de Marte da NASA.

Que descobertas importantes essas espaçonaves antigas da NASA fizeram sobre Marte?

As duas missões são decisivas sobretudo para a história da água em Marte. A Odyssey ajudou a mapear grandes reservatórios de gelo escondidos abaixo da superfície, inclusive em latitudes mais próximas do equador do que se imaginava, o que muda o cálculo para futuras bases humanas ao indicar onde seria mais fácil obter água in loco.

O MRO, com câmeras de altíssima resolução, monitora há anos mudanças sutis na superfície: avalanches em encostas, deslocamentos de dunas, marcas deixadas por deslizamentos de poeira. As imagens revelam um planeta ainda ativo, com processos geológicos em curso, em vez de um “pedaço de rocha” estático.

Combinados, esses dados ajudam a reconstruir o passado mais úmido de Marte e a medir quanta água ainda existe ali, em forma de gelo superficial, gelo subterrâneo e vapor na atmosfera. Essas informações alimentam desde modelos climáticos até o planejamento de futuras missões tripuladas.

Como as espaçonaves da NASA conseguiram funcionar por décadas em Marte?

A longevidade de Odyssey e MRO é fruto de uma combinação de engenharia conservadora, testes exaustivos, redundância de sistemas, operação cuidadosa de recursos e um pouco de sorte em um ambiente conhecido por destruir espaçonaves.

No fim da década de 1990, a NASA perdeu duas missões marcianas em sequência, a Mars Climate Orbiter e a Mars Polar Lander, ambas por erros considerados evitáveis. “Those failures were very much on the mind of the team pulling together the Odyssey spacecraft”, lembra Glen Havens, engenheiro do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) e gerente de projeto da Odyssey.

As falhas serviram de alerta. A partir delas, a agência passou a investir mais em resiliência: duplicar componentes vitais, revisar software até o limite e testar cada configuração possível antes do lançamento. Um conceito virou mantra: margem. Mais bateria, mais combustível, folga térmica e de potência para enfrentar o inesperado.

“Unexpected things might happen, and you want to make sure the spacecraft will survive”, resume o engenheiro de voo espacial Nilton Renno, da University of Michigan. No caso do MRO, por exemplo, a nave decolou com bateria maior e mais propelente do que o estritamente necessário, reserva que hoje sustenta a missão e ainda abre espaço para mantê-la ativa por mais tempo.

Quais desafios técnicos foram superados para manter essas espaçonaves marcianas ativas por tanto tempo?

Os desafios vão desde o ambiente físico até limitações de comunicação e navegação. Rob Lillis, físico planetário e espacial da University of California, Berkeley, lembra que os orbitadores em Marte precisam trabalhar praticamente sozinhos: “A Mars craft has to be able to manage by itself”. Como a banda de dados entre a Terra e Marte é limitada, os técnicos muitas vezes só recebem relatórios completos uma ou duas vezes por semana.

No espaço, partículas de alta energia podem danificar chips e circuitos a qualquer momento. A resposta foi duplicar eletrônica crítica e desenhar rotinas de “modo de segurança” que preservam a sonda até que a equipe em solo consiga diagnosticar o problema.

Com o passar dos anos, surgem desafios novos, simplesmente porque as naves ficaram velhas demais. No MRO, a orientação no espaço depende de um mapa estelar interno: a nave aponta sua câmera para o céu, identifica padrões de estrelas e compara com um atlas a bordo. “MRO is actually old enough that some of those stars have moved across the night sky—very slightly, but they have moved”, explica Paul Fieseler, engenheiro do JPL e chefe de engenharia do MRO.

O deslocamento minúsculo de algumas estrelas, acumulado ao longo dos anos, começou a confundir o sistema de navegação. A solução foi atualizar o atlas estelar via software, enviado da Terra, para que a sonda volte a “se encontrar” no céu.

Já a Odyssey enfrenta hoje o risco mais prosaico e igualmente fatal: ficar sem propelente para corrigir sua orientação. Como não há gravidade acelerando o combustível para um lado do tanque, a nave não tem um “marcador de nível” confiável; a equipe só consegue estimar quanto ainda resta.

Para driblar a incerteza, engenheiros do JPL desenvolveram modos de operação que usam quantidades mínimas de propelente, limitando ao máximo as manobras e explorando alternativas de controle de atitude. O objetivo é espremer “algumas gotas” a mais de vida útil da nave sem perder a capacidade de apontar painéis solares e antenas na direção certa.

Entenda o contexto

Odyssey e MRO também viraram peças-chave da infraestrutura de comunicação em Marte. Quase todos os rovers da NASA dependem delas para enviar dados científicos à Terra, em um esquema de “telefone sem fio” planetário: o robô transmite para o orbitador, que repassa para antenas no planeta natal.

Esse papel de ponte é tão importante quanto as descobertas científicas. Sem os orbitadores veteranos, a vazão de dados dos veículos em solo cairia drasticamente, impactando experimentos em andamento e o planejamento de novas missões.

Ao mesmo tempo, o futuro dos substitutos ainda não está claro. A NASA contratou a construção de um satélite dedicado apenas à comunicação, sem carga científica robusta, e prepara missões menores, inclusive com mini-helicópteros, que muitos pesquisadores consideram modestas demais para herdar o legado das sondas atuais.

Enquanto isso, as equipes em solo continuam afinando estratégias para extrair cada dia extra de operação dos dois veteranos, cientes de que, quando eles se calarem, não será apenas uma perda simbólica: parte essencial da infraestrutura em Marte deixará de existir.