A NASA Buscará Novas Opções Para Realizar o Programa Mars Sample Return

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Credito: NASA/JPL-Caltech

Uma ilustração dos vários elementos do esforço geral de Retorno de Amostras de Marte.

 

No dia de ontem (31/07) o portal SpaceNews informou que as empresas selecionadas pela NASA para estudar abordagens alternativas para a Missão de Retorno de Amostras de Marte / Mars Sample Return (MSR) ofereceram vislumbres de seu trabalho que variam desde ajustes em um componente até a reformulação completa da arquitetura.

 

De acordo com a nota do portal, a NASA selecionou sete empresas em junho para estudos de 90 dias, no valor de até 1,5 milhões de dólares cada, para examinar diferentes conceitos que poderiam reduzir o custo ou melhorar o cronograma para o MSR. A NASA solicitou os estudos em abril após concluir que seus planos atuais para retornar as amostras coletadas pelo rover Perseverance custariam até 11 bilhões de dólares e não trariam as amostras de volta até 2040.

 

“Aquela arquitetura, sabemos, é muito cara. A NASA perguntou à indústria como podemos melhorar isso”, disse Jim Green, ex-cientista-chefe da NASA, durante um painel na conferência AIAA ASCEND em 30 de julho, que contou com a presença de três das empresas selecionadas para esses prêmios. Nem as empresas nem a NASA haviam divulgado detalhes sobre seus estudos além dos títulos das propostas selecionadas pela agência em junho.

 

Algumas estão buscando maneiras de revisar o Mars Ascent Vehicle (MAV), o foguete que será entregue à superfície de Marte por um módulo de pouso e que então lançará as amostras coletadas pelo Perseverance para a órbita. A NASA, em seu pedido de propostas, destacou o MAV como uma área específica de interesse para a agência.

 

O MAV, conforme atualmente projetado, é um foguete de dois estágios usando motores sólidos e tem cerca de três metros de altura. “Vamos estudar a melhor forma de otimizar indo para um tamanho menor,” disse David McGrath, pesquisador sênior da Northrop Grumman, sobre o estudo de sua empresa.

 

Isso inclui, segundo ele, maneiras de melhorar o design da seção de interstágio entre os dois estágios, que inclui sistemas de controle de atitude para reduzir a massa do veículo. “Nosso caminho é usar todo o nosso conhecimento sobre todos esses sistemas e nossos produtos anteriores e integrá-los em uma faixa de tamanho onde acreditamos que a missão será acessível”, disse ele, mas não ofereceu uma estimativa da redução de massa que está visando.

 

A Quantum Space, uma startup que desenvolve espaçonaves que podem operar no espaço cislunar, está focada em outro elemento do MSR, o retorno final das amostras para a Terra. Ben Reed, cofundador e diretor de inovação da empresa, disse que seu estudo está buscando maneiras de simplificar o Earth Return Orbiter (ERO), a espaçonave desenvolvida pela ESA que pegará o container de amostras, conhecido como OS, colocado na órbita de Marte pelo MAV e o levará de volta à Terra.

 

O estudo, disse ele, está “aproveitando os investimentos que fizemos em capacidades cislunares para permitir que o ERO tenha que trazer apenas o OS, o container de amostras, de volta à órbita lunar.” Esse container seria então retirado por uma versão da espaçonave Ranger de sua empresa para uma “perna de ancoragem” de volta à Terra.

 

Isso poderia simplificar o design tanto do ERO quanto do OS. Ele citou um caso onde o container de amostras, em vez de ser enviado em uma trajetória de entrada na Terra para um pouso duro no deserto de Utah, seria transferido para um avião espacial para retornar à Terra em uma pista, sujeito a forças g. muito menores. “Se pudermos reduzir a carga de g no container de amostras colidindo com a superfície de Utah,” disse ele, “o container de amostras pode ficar mais leve e tudo o que vem a montante fica mais fácil e melhor.”

 

Outros estudos estão analisando mais amplamente a arquitetura geral do MSR. Isso é o que a Lockheed Martin está fazendo, disse Beau Bierhaus, cientista principal da Lockheed Martin Space, utilizando as décadas de experiência da empresa no desenvolvimento de missões para Marte e outros planetas do sistema solar e estudos anteriores sobre o MSR que remontam à década de 1970.

 

Um foco será a redução da complexidade, disse ele. As missões planetárias de destaque da NASA no passado geralmente tiveram no máximo dois elementos, um orbitador e um módulo de pouso. O MSR, observou ele, tem até nove, dependendo de como um elemento é definido. “A complexidade não escala linearmente pelo número de elementos,” disse ele. “Cada uma dessas coisas é co-dependente, misturada, e há efeitos colaterais entre elas, então a complexidade escala de forma não linear.”

 

Ele não discutiu detalhes específicos da abordagem da Lockheed Martin, mas disse que será guiada por vários princípios, desde um foco nos requisitos principais da missão até o controle “ruthless” de massa e o balanço entre desempenho e riscos de custo. “Temos a oportunidade de olhar para todo o programa e pensar sobre quais elementos de herança podem ser aplicados e onde faz sentido trazer novas tecnologias.”

 

Uma quarta empresa no painel que não recebeu um estudo da NASA também está propondo grandes mudanças na arquitetura do MSR. Ben Donahue, da Boeing Exploration Systems, disse que sua empresa está considerando um conceito que substituiria a arquitetura atual por um único módulo de pouso grande que transportaria um MAV grande para lançar as amostras diretamente de volta à Terra. Esse módulo de pouso seria lançado em um foguete Space Launch System Block 2.

 

Imagem: Boeing

Um conceito da Boeing para o Retorno de Amostras de Marte, não selecionado pela NASA para um estudo da indústria, usaria um grande módulo de pouso lançado em um SLS para enviar amostras diretamente de volta à Terra.

 

“O SLS é o foguete certo para esta missão,” disse ele, permitindo carregar um módulo de pouso pesando 23 toneladas métricas que inclui um MAV com motores de propelente líquido de alto desempenho que podem lançar as amostras diretamente de volta à Terra, passando pelo ERO. “Você elimina muita complexidade e usa tecnologia disponível.”

 

No entanto, a Boeing não estava entre as empresas que receberam contratos de estudo do MSR da NASA. Donahue confirmou após o painel que a empresa enviou uma proposta que não foi selecionada.

 

Os estudos, que começaram no início de julho, devem ser entregues à NASA em outubro. A agência os usará, junto com estudos separados do Jet Propulsion Laboratory, Applied Physics Laboratory e um grupo de centros da NASA, para verificar se e como esses conceitos podem ser utilizados para melhorar a arquitetura atual.

 

“Os resultados dos estudos informarão o que na arquitetura poderia mudar, o que precisa ser feito,” disse Green. Dada a ampla gama de abordagens diferentes sendo consideradas, alguns temem que possa ser difícil comparar ou até combinar as propostas, embora McGrath tenha notado que sua empresa está compartilhando seu trabalho sobre o MAV com a Lockheed Martin e o JPL para informar seus próprios estudos de arquitetura.

 

“É um problema complicado,” disse Green.

 

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