Engenheiros da NASA Testam Antena Ultraleve Que Permitirá aos Helicópteros SkyFall Detectar Gelo Sob a Superfície de Marte

Prezados entusiastas das atividades espaciais!

Na quinta-feira (06/08), a NASA informou em seu portal que engenheiros da agência concluíram recentemente testes com uma antena de radar ultraleve desenvolvida para equipar os futuros Helicópteros Marcianos SkyFall. O dispositivo, projetado para operar em condições extremas de Marte, será fundamental para permitir que as aeronaves investiguem o subsolo do planeta em busca de recursos como água congelada.

Crédito: NASA/JPL-Caltech

Engenheiros desenvolveram um projeto exclusivo de antena de radar de penetração no solo baseada em tecido, que será um instrumento essencial nos helicópteros marcianos SkyFall da NASA. A tecnologia foi demonstrada no Laboratório de Instrumentos In-Situ do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA, no sul da Califórnia, em julho de 2026.

O equipamento permitirá que o trio de aeronaves planetárias de asas rotativas da missão SkyFall utilize radar de penetração no solo para estudar o subsolo marciano.

Quando o trio de helicópteros SkyFall da NASA decolar nos céus de Marte, uma de suas tarefas será procurar água congelada — um recurso crítico para futuros astronautas — utilizando radar de penetração no solo. Para que esse radar funcione, cada aeronave carregará uma antena flexível baseada em tecido, que precisará se estender abaixo da aeronave sem interferir nos pousos nem se romper com o impacto. Trata-se de um projeto especializado para a missão, que recentemente concluiu com sucesso uma rodada de testes no Laboratório de Propulsão a Jato da agência, no sul da Califórnia.

Embora espaçonaves em órbita possam mapear espessos depósitos de gelo marciano localizados a dezenas de jardas abaixo da superfície, elas são praticamente incapazes de detectar o que existe nos primeiros metros do regolito, ou seja, da camada de rocha fragmentada e poeira. Essa zona superficial será a mais importante para futuros astronautas, que precisarão acessar e processar facilmente o gelo para obter água, oxigênio e combustível.

“A única maneira de detectar remotamente gelo raso abaixo da superfície é voando próximo ao solo”, disse Adrian Tang, cientista responsável pelo instrumento de radar de penetração no solo da missão SkyFall no JPL. “Voando baixo e lentamente, um helicóptero SkyFall poderá capturar imagens de radar capazes de distinguir as camadas finas onde o solo seco dá lugar ao gelo, detectando sua presença e mapeando sua extensão.”

Crédito: NASA/JPL-Caltech

Uma ilustração artística mostra os três helicópteros marcianos SkyFall coletando dados enquanto sobrevoam a superfície do Planeta Vermelho.

Projetada Para Marte

Para enxergar abaixo da superfície marciana, o radar de penetração no solo do SkyFall utilizará uma faixa de frequência ultralarga — de 500 a 2.500 megahertz — correspondente a comprimentos de onda de aproximadamente 60 a 12 centímetros (24 a 5 polegadas). Os comprimentos de onda mais longos podem penetrar vários metros abaixo da superfície. Já os comprimentos de onda mais curtos fornecem detalhes mais precisos das camadas superiores e da textura da superfície.

É aí que entra o projeto exclusivo da antena. Uma antena tradicional operando nessa faixa do espectro eletromagnético precisaria ter 48,3 centímetros (19 polegadas) de comprimento e uma visão desobstruída do solo. No entanto, a distância mínima entre a superfície de Marte e a parte inferior da fuselagem do helicóptero é de apenas cerca de 15,2 centímetros (6 polegadas). A equipe precisava de uma antena que não interferisse nem fosse danificada durante o pouso.

Após uma extensa busca pela antena ideal, a equipe do SkyFall optou pela antena Vivaldi, pois ela é capaz de transmitir e receber sinais em uma ampla faixa contínua de radiofrequências e porque seu perfil plano e leve pode ser facilmente recortado em tecidos metalizados flexíveis. A antena de formato curvilíneo recebeu esse nome de seu inventor, Peter Gibson, que acreditava que suas linhas suaves lembravam um violino, instrumento associado ao compositor Antonio Vivaldi.

Embora o formato padrão da antena Vivaldi fosse eficiente e robusto, ela ainda era grande demais para funcionar com a limitada distância em relação ao solo do SkyFall. Felizmente, o radar de penetração no solo da missão pôde ser ainda mais miniaturizado porque foi projetado especificamente para levantamentos rasos (menos de 5 metros de profundidade) no regolito seco de Marte, que bloqueia ondas de rádio muito menos do que o solo terrestre. A equipe desenvolveu técnicas para reduzir ainda mais o tamanho da antena sem sacrificar sua sensibilidade.

“Embora tenhamos conseguido reduzir bastante o tamanho da antena, ela ainda é cerca de uma vez e meia mais longa do que as pernas do helicóptero”, disse Christine Gebara, líder mecânica do radar de penetração no solo da missão SkyFall no JPL. “Isso significa que, durante o pouso, a Vivaldi precisa dobrar para sair do caminho — e, se pousar sobre uma rocha, ela se dobra ainda mais. Mas, quando o helicóptero decola novamente, a antena precisa voltar à sua posição original para coletar dados. Como se espera que o SkyFall realize dezenas de voos explorando Marte, precisávamos de uma antena capaz de suportar repetidamente essas forças sem perder sua forma durante o voo.”

Para garantir que a versão reduzida da antena Vivaldi suportasse as operações de voo, a equipe a revestiu com poliéster e depois com camadas de Vectran — o mesmo material flexível e extremamente resistente utilizado nos airbags de pouso dos veículos exploradores marcianos Spirit e Opportunity da NASA. Para ajudar a antena a manter sua forma durante o voo, os engenheiros adicionaram molas flexíveis de fita de fibra de vidro e uma estrutura de fixação leve feita de magnésio. Todo o conjunto pesa cerca de 150 gramas (5 onças), pouco mais do que dois arcos de violino.

Testando a Vivaldi

Testar conceitos de equipamentos espaciais apenas com projetos em papel e modelos matemáticos leva uma missão apenas até certo ponto. A equipe precisava provar que o protótipo da antena seria capaz de sobreviver às intensas variações de temperatura e à radiação espacial correspondentes a uma missão completa.

Trabalhando no Laboratório de Testes Ambientais do JPL, os engenheiros dobraram a antena para simular uma das possíveis posições após um voo do SkyFall em Marte. Em seguida, submeteram-na a variações térmicas extremas para reproduzir o ciclo de dia e noite marciano, durante o qual as temperaturas podem variar até 94 graus Celsius (170 graus Fahrenheit). Depois disso, flexionaram repetidamente a antena como se ela tivesse passado por dezenas de pousos. Ao longo do processo, interromperam os testes seis vezes para levar o equipamento a uma câmara de testes eletromagnéticos, verificando se sua capacidade de transmitir e receber sinais de radar permanecia inalterada.

Crédito: NASA/JPL-Caltech

Um engenheiro de radar trabalha em uma antena de testes para o radar de penetração no solo da missão SkyFall, na câmara de interferência eletromagnética do JPL.

Durante os testes de radiofrequência, a equipe inverteu a antena de modo que sua parte inferior ficasse voltada para cima — uma configuração que impõe um esforço estrutural maior do que a gravidade marciana, equivalente a um terço da gravidade da Terra, jamais produziria — e avaliou seu desempenho na transmissão de sinais. Ao final da campanha de testes, a antena havia suportado o equivalente a 200 pousos em Marte, mais que o dobro do necessário para uma missão principal bem-sucedida, sem apresentar qualquer perda de desempenho.

“Este teste verificou todos os aspectos que precisávamos avaliar e respondeu às nossas maiores questões técnicas”, disse Tang. “Embora ainda tenhamos trabalho pela frente antes que a antena esteja totalmente qualificada para voo, este foi um marco importante, e o equipamento teve exatamente o desempenho esperado.”

Com a primeira grande campanha de testes concluída, a equipe responsável pelo radar de penetração no solo está construindo um modelo de engenharia que será submetido a testes de vibração, implantação em um ambiente marciano simulado, testes de sinal e ensaios ao ar livre no Mars Yard do JPL.

Equipados com quatro instrumentos cada, os três helicópteros SkyFall seguem os passos do helicóptero marciano Ingenuity da NASA, que realizou 72 voos ao longo de quase três anos, demonstrando que o voo motorizado e controlado é possível na atmosfera rarefeita de Marte. O Ingenuity também mostrou como uma perspectiva aérea pode gerar dados valiosos, ajudando a equipe do rover Perseverance da NASA a planejar rotas que economizam tempo e a escolher locais para a realização de pesquisas científicas.

Espera-se que o SkyFall seja lançado a bordo da Space Reactor-1 Freedom da NASA no final de 2028.

Brazilian Space

Brazilian Space

Espaço que inspira, informação que conecta!