Com as primeiras amostras marcianas preenchidas, o Perseverance Rover da NASA inicia uma missão ambiciosa para devolver as amostras

O rover Mars 2020 Perseverance da NASA armazenará amostras de rochas e solo em tubos selados na superfície do planeta para recuperação em missões futuras, como mostrado nesta ilustração. Crédito: NASA / JPL-Caltech

NASAEm cooperação com a Agência Espacial Européia, eles estão desenvolvendo uma campanha para devolver amostras de Marte à Terra.

Em 1o de setembro, o rover Perseverance da NASA ergueu o braço, montou uma broca na superfície de Marte e perfurou cerca de 2 polegadas ou 6 centímetros para extrair um núcleo rochoso. O rover posteriormente selou o núcleo da rocha em seu tubo. Este evento histórico marca a primeira vez que uma espaçonave carregou uma amostra de rocha de outro planeta que poderia ser trazida de volta à Terra por uma futura espaçonave.

Return of the Mars Sample é uma campanha multi-missão projetada para recuperar os núcleos que a perseverança coletará ao longo dos próximos anos. Atualmente, no estágio de projeto de conceito e desenvolvimento de tecnologia, a campanha é um dos empreendimentos mais ambiciosos da história dos voos espaciais, envolvendo várias espaçonaves, vários lançamentos e dezenas de agências governamentais.

O furo da segunda tentativa de coleta de amostra do Perseverance pode ser visto, nesta composição de duas imagens tiradas em 1º de setembro de 2021, por uma das câmeras de navegação do Perseverance. Crédito: NASA / JPL-Caltech

Devolver uma amostra de Marte Tem sido uma prioridade para a comunidade científica planetária desde os anos 1980, e a oportunidade potencial de atingir esse objetivo finalmente gerou uma avalanche de criatividade ”, disse Michael Meyer, cientista-chefe do Programa de Exploração de Marte da NASA, com sede na sede da NASA em Washington.

O benefício de analisar as amostras na Terra – em vez de atribuir a missão a um rover em Marte – é que os cientistas podem usar muitos tipos de técnicas de laboratório sofisticadas que são muito grandes e complexas para serem enviadas a Marte. Eles podem realizar análises mais rapidamente no laboratório, ao mesmo tempo que fornecem mais informações sobre a existência de vida em Marte.

“Sonho em colher amostras de Marte para análise desde que era um estudante de graduação”, disse Meenakshi Wadua, principal cientista do Programa de Retorno de Amostras de Marte, que é administrado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia. “Coletar essas amostras bem documentadas nos permitirá analisá-las nos melhores laboratórios aqui na Terra, uma vez que sejam trazidas de volta.”

A primeira amostra de rocha marciana (centro) dentro de um tubo de coleta de amostra de titânio é mostrada nessas imagens da Sampling and Caching System Camera (conhecida como CacheCam) do rover Perseverance da NASA. Essas imagens foram tiradas em 6 de setembro de 2021 (194 dia marciano, ou dia de Marte, da missão), antes de o sistema anexar e selar uma tampa de metal ao tubo. Crédito: NASA / JPL-Caltech

O retorno da amostra de Marte incluirá várias iniciativas destinadas a resolver uma questão em aberto: a vida se estabeleceu em algum lugar do sistema solar além da Terra? “Trabalhei toda a minha carreira para ter a chance de responder a essa pergunta”, disse Daniel Glavin, astrobiólogo do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. Glavin ajuda a projetar sistemas para proteger as amostras marcianas da contaminação durante sua jornada de Marte à Terra.

Coletar amostras de Marte e devolvê-las à Terra será um projeto marcante que começou com o lançamento do rover Persevere da NASA em 30 de julho de 2020. A Perseverance coletou suas primeiras amostras de núcleo de rocha em setembro de 2021. Crédito: NASA / ESA /Laboratório de propulsão a jato– Caltech

Sendo desenvolvido em colaboração com a Agência Espacial Européia (ESA), o retorno de uma amostra de Marte exigirá o lançamento de um foguete extraterrestre precioso da superfície de Marte. Os engenheiros precisarão ter certeza de que a trajetória do foguete está alinhada com a da espaçonave em órbita de Marte, para que a amostra da cápsula possa ser transferida para o orbitador. A sonda então retornará a cápsula de amostra para a Terra, onde os cientistas esperam para contê-la com segurança antes de movê-la para uma instalação de risco biológico segura, uma instalação agora em desenvolvimento.

Antes de trazer amostras de Marte para a Terra, cientistas e engenheiros devem superar vários desafios. Aqui está uma olhada em um deles:

Protegendo a Terra de Marte

Preservar as amostras quimicamente imaculadas para um estudo rigoroso na Terra e, ao mesmo tempo, sujeitar seu contêiner de armazenamento a medidas extremas de esterilização para garantir que nada perigoso seja entregue à Terra é uma tarefa que torna o retorno da amostra marciana verdadeiramente sem precedentes.

Bilhões de anos atrás, o Planeta Vermelho pode ter tido um ambiente confortável para a vida prosperar em condições quentes e úmidas. No entanto, é improvável que a NASA retorne amostras de organismos marcianos, com base em décadas de dados de orbitadores, sondas e rovers de Marte. Em vez disso, os cientistas esperam encontrar matéria orgânica fossilizada ou outros sinais de vida microbiana antiga.

Embora os riscos de trazer qualquer coisa viva para a Terra sejam baixos, uma abundância de cautela está levando a NASA a tomar medidas importantes para garantir que as amostras de Marte permaneçam hermeticamente seladas ao longo de sua jornada. Depois de coletar núcleos de rocha em toda a Cratera de Jezero e colocá-los dentro de tubos feitos principalmente de titânio, um dos metais mais fortes do mundo, o Perseverance sela os tubos firmemente para evitar a liberação não intencional até mesmo das menores partículas. Os tubos são então armazenados na barriga do veículo espacial até que a NASA decida quando e onde colocá-los na superfície de Marte.

A campanha de devolução de amostra incluirá uma amostra de coleta de amostra da ESA que será lançada da Terra no final desta década para capturar essas amostras coletadas pela Perseverance. Engenheiros do Glenn Research Center da NASA em Cleveland, Ohio, projetam as rodas do Fetch Wagon. O rover transportará amostras para um módulo de pouso em desenvolvimento no Laboratório de Propulsão a Jato. Um braço robótico na sonda embala amostras na ponta de um foguete que está sendo projetado pelo Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama.

Esta ilustração mostra um conceito para um grupo de futuros robôs trabalhando juntos para transportar amostras da superfície de Marte coletadas pelo Mars Perseverance Rover da NASA. Crédito de imagem: NASA / ESA / JPL-Caltech

O foguete transportará a amostra da cápsula para a órbita de Marte, onde o orbitador da Agência Espacial Europeia está esperando para recebê-la. Dentro da espaçonave, a cápsula será equipada para entrega à Terra por uma carga que está sendo desenvolvida por uma equipe liderada pela NASA Goddard. Esta preparação incluirá selar a cápsula de amostra dentro de um recipiente limpo para prender qualquer material marciano dentro, esterilizar o selo e usar um braço robótico sendo desenvolvido em Goddard para colocar o recipiente selado na cápsula de entrada na Terra antes do vôo de volta à Terra.

Uma das principais tarefas dos engenheiros da NASA é descobrir como selar e esterilizar o recipiente da amostra sem remover marcadores químicos importantes nos núcleos de rocha dentro. Entre as tecnologias que a equipe está testando atualmente está a brasagem, que envolve a fundição do metal lingote Em um líquido que gruda principalmente em metais. A brasagem pode selar o recipiente da amostra a uma temperatura alta o suficiente para esterilizar qualquer poeira que possa permanecer no contato.

“Um dos maiores desafios técnicos que enfrentamos agora são aqueles centímetros de distância do metal que derrete a cerca de 1.000 graus F (ou 538 graus CelsiusBrendan Fehan, engenheiro de Goddard Systems para o sistema que irá capturar, conter e entregar amostras de volta à Terra a bordo da espaçonave da Agência Espacial Europeia. “Os resultados iniciais dos testes de nossa solução de solda confirmaram que estamos no caminho certo.”

O projeto cuidadoso de Feehan e colegas permitirá que o calor seja aplicado apenas onde o cobre é necessário, limitando o fluxo de calor para as amostras. Além disso, os engenheiros podem isolar as amostras em um material que absorve calor e depois liberá-lo muito lentamente, ou podem instalar condutores que direcionam o calor para longe das amostras.

Qualquer tecnologia que a equipe desenvolver será crítica não apenas para amostras de Marte, mas para futuras missões de retorno de amostras para a Europa ou Enceladus, disse Glavin, “onde podemos coletar e devolver amostras frescas de plumas do oceano que podem conter organismos extraterrestres. Portanto, precisamos saber . que “.

Os esforços rigorosos da NASA para eliminar a ameaça de contaminação prejudicial da Terra remontam ao Tratado Internacional do Espaço Exterior de 1967, que conclama as nações a evitar a contaminação de corpos celestes com objetos da Terra e a evitar a contaminação da Terra por amostras devolvidas. Para devolver com segurança uma amostra marciana à Terra, a NASA está fazendo parceria não apenas com a Agência Espacial Europeia, mas também com pelo menos 19 departamentos e agências do governo dos EUA, incluindo os Centros de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA e o Departamento de Segurança Interna dos EUA.