A complicada logística de colocar exploradores humanos em Marte

Desde que os humanos olham para as estrelas, sonhamos em nos aventurar e visitar esses lugares distantes. E nenhum lugar tem sido alvo de mais especulações do que Marte. Agora, estamos finalmente num lugar onde o sonho de seres humanos pisarem noutro planeta poderá tornar-se realidade durante as nossas vidas.

Compreendemos a tecnologia necessária para enviar humanos a Marte e também temos experiência no envio de missões robóticas para lá. Então, quando daremos o próximo salto gigante e enviaremos uma missão tripulada a outro planeta pela primeira vez? E o que será necessário para que isso aconteça?

Conversamos com o especialista espacial Michael Hecht, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, veterano do Laboratório de Propulsão a Jato e investigador principal do Instrumento de produção de oxigênio MOXIE no rover Perseverance, para entender como vamos da Terra a Marte – e como colocaremos as botas no solo pela primeira vez tempo.

Sempre a 15 anos de distância

Com a recente onda de interesse na exploração de Marte, parece que estamos mais perto do que nunca de realmente levar pessoas à superfície do planeta. E, no entanto, é também um objetivo que parece constantemente estar fora de alcance.

Após as missões Apollo das décadas de 1960 e 1970, muitos entusiastas do espaço presumiram que continuaríamos a alcançar e a explorar, e avançaríamos para o próximo alvo de exploração: Marte. Mas o interesse público diminuiu, o apoio à Apollo desapareceu e os humanos não deixaram a órbita da Terra desde então.

Nas décadas seguintes, muitos especularam que os humanos pisariam em Marte em apenas 15 anos; que inevitavelmente acabaremos em breve no planeta vermelho. Mas um plano de missão concreto e sério para colocar pessoas em Marte ainda não se concretizou.

Temos a tecnologia para fazer uma missão tripulada a Marte acontecer agora, e há um interesse crescente no assunto. Mas Hecht argumenta que a comunidade espacial, e nós, como espécie como um todo, ainda temos que assumir um compromisso financeiro e prático sério para realmente fazer uma missão acontecer. Se decidíssemos fazer isso, poderíamos. Mas precisamos assumir esse compromisso.

“Poderíamos ter ido atrás da Apollo”, disse Hecht. “Teria sido difícil e teria sido perigoso. Mas podemos fazer isso com mais segurança agora. Poderíamos ter ido naquela época e podemos ir agora.”

Um ponto mágico no ciclo

Ao tentar imaginar como seria uma missão tripulada a Marte, só há uma maneira prática de ir daqui até lá. Devido à órbita de Marte em torno do Sol, um ano lá dura pouco menos de dois anos terrestres. Considerando o tempo de viagem, isso significa que se você quiser viajar da Terra a Marte, há um período em um ciclo de 26 meses em que essa jornada é mais fácil: quando os dois planetas estão próximos e um foguete pode ser enviado para o que é chamado de transferência de Hohmann órbita.

“Há um ponto mágico nesse ciclo de 26 meses”, explicou Hecht. Quando um foguete é lançado da Terra no momento certo, ele pode cruzar a órbita de Marte ao mesmo tempo que Marte o faz. “É como mudar de faixa na rodovia.”

Embora seja possível enviar naves para Marte utilizando outras órbitas, é mais difícil e perigoso, e muito mais caro. Portanto, este ciclo de 26 meses coloca um limite prático sobre quando podemos enviar missões a Marte. É por isso que as missões a Marte são frequentemente lançadas na mesma altura, como as três naves espaciais lançadas no verão de 2020 – o rover Perseverance da NASA, a missão Tianwen-1 da China e a missão Hope dos Emirados Árabes Unidos.

E há uma oportunidade equivalente de voltar na outra direção. Isso coloca uma estrutura pragmática em torno de como será uma missão tripulada a Marte: uma viagem de seis ou sete meses da Terra a Marte, pouco mais de um ano e meio na superfície, e mais seis ou sete meses chegando voltar. Isso representa uma missão de cerca de três anos no total.

Uma missão mais longa do que estamos acostumados

Essa missão de três anos apresenta desafios, pois é uma missão mais longa do que estamos habituados a enviar pessoas. As missões à Lua duraram apenas alguns dias, e as rotações da tripulação na Estação Espacial Internacional normalmente duram entre seis meses e um ano.

Ter pessoas na superfície marciana por cerca de 18 meses lhes dá a oportunidade de fazer ciência e exploração sérias, mas também acarreta muito mais riscos. Se houver um problema numa missão a Marte, será extremamente difícil – se não impossível – enviar ajuda ou suprimentos da Terra. Se algo der errado, os astronautas ficarão por conta própria.

“Ninguém que esteja perto disso tem ilusões de que seja seguro”, disse Hecht. De ameaça à saúde da exposição à radiação aos riscos durante o lançamento e pouso, aos problemas que surgem e que você passar um ano e meio em condições apertadas onde você não pode sair sem um traje espacial: “É um empreendimento arriscado”.

É por isso que o foco do planejamento de uma missão tripulada é colocar o máximo possível de equipamentos essenciais antes que alguém deixe a Terra. Para minimizar os riscos para os astronautas, enviaríamos máquinas e equipamentos para o planeta durante a janela anterior do ciclo de 26 meses, para que esteja pronto para a chegada dos astronautas. Você precisa ter certeza de que as necessidades mais básicas dos astronautas, como oxigênio e água, já foram atendidas.

Projeto MOXIE da Hecht é um exemplo do tipo de tecnologia que permitiria uma missão tripulada a Marte e reduziria os seus riscos. É uma forma de produzir oxigênio a partir do abundante dióxido de carbono na atmosfera marciana, e uma pequena A versão da tecnologia está atualmente dentro do rover Perseverance e teve várias execuções bem-sucedidas já. Uma versão maior desta tecnologia poderia ser enviada a Marte junto com um grande tanque de oxigênio, que poderia ser preenchido com oxigênio pronto para a chegada de uma tripulação a Marte.

Lua para Marte?

A NASA está planejando retornar à exploração espacial humana com as próximas missões Artemis à Lua, e o agência tem afirmado consistentemente que uma das razões para viajar para a lua é se preparar para uma missão tripulada para Marte.

Como disse o ex-administrador da NASA, Jim Bridenstine, num relatório recente: “A NASA sempre se concentrou na exploração humana de Marte. Agora, com o regresso dos humanos à Lua dentro de quatro anos para estabelecer uma exploração lunar sustentável pela No final da década, podemos ver claramente que a Lua é um trampolim crítico para o planeta vermelho. Aprender a viver e trabalhar na Lua aproximar-nos-á cada vez mais do nosso próximo salto gigante, à medida que procuramos vida mais longe no sistema solar.”

No entanto, o quão exatamente as missões lunares são análogas às missões a Marte é uma questão de debate na comunidade espacial. Alguns argumentam que qualquer exploração espacial humana ajudará a construir conhecimentos, tecnologias e procedimentos que serão benéficos em empreendimentos futuros – foi isso que O astronauta Artemis Kjell Lindgren disse ao Digital Trends quando o entrevistamos sobre os objetivos das missões Artemis.

Mas outros, como Hecht, estão céticos sobre o quanto se pode aprender sobre uma missão a Marte indo à Lua. “Para ser honesto, tenho dificuldade em encontrar pontos em comum entre os dois”, disse Hecht. Ele apontou diferenças entre Marte e a Lua em termos da duração das viagens, da gravidade e dos ambientes de poeira que os astronautas encontrarão, a presença ou ausência de atmosfera e como isso afeta os pousos, e os recursos que são disponível. “Eu simplesmente não vejo isso como um trampolim.”

Quando se trata de Marte, Hecht disse: “Não acho que você pratique indo para outro lugar. Mas compreendo o ponto de vista das pessoas que dizem que ir a qualquer lugar – não importa se é um asteroide ou a Lua – está nos dando experiência em operar fora da Terra.”

Não é que as pessoas que são a favor de uma missão a Marte sejam contra visitar a Lua – os defensores da exploração espacial em geral apoiar mais missões de todos os tipos - na verdade, se quisermos viajar para Marte, deveríamos nos concentrar em Marte e em sua natureza única. desafios.

Uma estação McMurdo para o planeta vermelho

Fala-se muito sobre cidades futurísticas em Marte e sobre o envio de centenas ou mesmo milhares de pessoas para viver lá por um longo prazo. Mas é improvável que as ideias rebuscadas aconteçam tão cedo. Em vez disso, uma visão mais realista seria um posto avançado de investigação científica, como a base McMurdo na Antártida, com um punhado de astronautas a passar algum tempo lá em turnos de 18 meses.

Seria viável estabelecer a primeira missão tripulada a Marte dentro de 20 a 25 anos e estabelecer lá um posto avançado de investigação nas próximas décadas.

Embora possa ser possível que tal missão seja planeada e executada por um único país, poderia haver uma missão mais robusta se diferentes países estivessem envolvidos. Atualmente, a NASA coopera estreitamente com outras agências espaciais como a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência Japonesa Agência Espacial Europeia (JAXA), mas há um cisma entre os EUA e um dos maiores intervenientes nas missões espaciais: a China. Ainda não está claro se essas diferentes agências estariam ou não dispostas a trabalhar juntas em uma futura missão a Marte.

“Esperamos que essa primeira missão [a Marte] envolva não apenas a NASA e não apenas os Estados Unidos”, disse Hecht, “Espero que envolva também a China, para que não haja apenas um ponto de falha. Isso continuará se um dos parceiros decidir ir para outro lugar.”

Não serão apenas agências governamentais envolvidas no projeto. Empresas como SpaceX, Blue Origin e Boeing estão fortemente envolvidas em missões espaciais, e você podemos esperar que eles estejam envolvidos como subcontratados ou mesmo gerentes de projeto em futuras missões a Marte, como bem.

Por que ir para Marte?

Sempre que surge o assunto de uma missão tripulada a Marte, há sempre pessoas que se opõem ao tempo e dinheiro que tal empreendimento exigiria e argumentam que esse dinheiro seria melhor gasto resolvendo problemas aqui em Terra. E inegavelmente, no último ano em particular, vimos fissuras nos sistemas que deveriam apoiar as necessidades básicas de muitos, como habitação, educação e cuidados de saúde.

Mas, salienta Hecht, não gastamos dinheiro apenas para satisfazer os requisitos básicos da vida. Ele descreveu a tentativa frenética de arrecadar US$ 1 milhão em financiamento para colocar um novo equipamento científico em Marte e de ligar a TV para ver os anúncios exibidos durante o Super Bowl. O custo de cada anúncio de 30 segundos poderia ter pago várias vezes pelo seu equipamento.

“Gastamos dinheiro em todo tipo de coisas bobas, como anúncios do Super Bowl”, disse ele. “E muitos deles têm a ver com o nosso prazer pessoal na vida e na realização – seja nos esportes, seja nas bibliotecas, seja na arte, seja na música, seja nos parques. Seríamos uma péssima desculpa para a sociedade se a única coisa em que gastássemos dinheiro fosse comida e abrigo.”

Quando se trata de exploração espacial, temos a oportunidade de ensinar e inspirar e, talvez o mais importante de tudo, de compreender mais sobre o universo e o nosso lugar nele. Se quisermos responder a algumas das maiores questões da vida: de onde viemos e se estamos sozinhos no universo — então precisamos de nos aventurar para além do nosso planeta e explorar.

O que aprendemos com a exploração

Muitos defensores da exploração de Marte argumentarão que deveríamos viajar para Marte porque há coisas específicas que podemos aprender sobre a Terra. De estudar algumas das rochas mais antigas do sistema solar aprender sobre a formação da Terra para estudar o clima para obter informações sobre a questão premente das alterações climáticas, há muitas maneiras pelas quais as descobertas feitas em Marte poderiam melhorar a vida aqui na Terra.

Mas para Hecht, tentar justificar as missões espaciais desta forma “vai contra a história. No sentido de que sim, sempre houve esses benefícios tangíveis [para a exploração]. Mas não temos sido muito bons em prevê-los. Isso é o que há de maravilhoso nisso. Você vai e explora algum lugar novo e aprende algo que nunca esperava aprender.”

Simplesmente não sabemos o que descobriremos em Marte até chegarmos lá. Isso sempre foi verdade em relação às descobertas científicas – desde as descobertas acidentais da penicilina ou dos raios X até a forma como tecnologia desenvolvida para as missões lunares Apollo levar a melhores máquinas de diálise renal e a melhores equipamentos de proteção para os bombeiros.

E para além das vantagens pragmáticas do desenvolvimento de tecnologias e conhecimento científico, há um ímpeto mais profundo a explorar. “A busca pelo conhecimento é o que nos torna humanos”, disse Hecht.

“Fazemos isso desde a primeira vez que batemos duas pedras. Buscamos conhecimento. E a exploração de novos lugares – é por isso que não existe um canto do globo onde o ser humano não tenha posto os pés, incluindo o fundo do oceano. Isso é o que fazemos."

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