Uma cápsula espacial miniatura, pouco maior que um brinquedo, acaba de ser lançada a mais de 4.200 km/h a partir de um canhão. Este é o teste realizado pela Agência Espacial Europeia (ESA) para validar a segurança do rover Rosalind Franklin durante a missão ExoMars em 2028.
Para garantir que o módulo de aterragem (EDLM) resista à descida na atmosfera marciana, os engenheiros construíram vinte pequenas cápsulas de 7,5 cm de diâmetro. Estes modelos reduzidos foram lançados a partir de um canhão de ar comprimido a uma velocidade supersónica, quase quatro vezes a velocidade do som. Cada disparo simulava as forças aerodinâmicas encontradas durante a entrada na atmosfera de Marte.
Um pequeno robô observa uma maquete da cápsula ExoMars.
Crédito: ESA - A. Conigli
Estas cápsulas transportavam circuitos eletrónicos para registar dados valiosos: aceleração, trajetória, estabilidade. Os resultados permitirão refinar o design do escudo térmico e do sistema de paraquedas, indispensáveis para travar a descida e proteger o rover das violentas vibrações.
Estes testes submeteram os modelos a cerca de 17.000 vezes a aceleração terrestre. Um impacto desse tipo teria destruído equipamento normal, mas as mini-cápsulas, concebidas com materiais robustos, saíram intactas. A pequena figura de robô colocada ao lado na imagem dá um ar de brinquedo, mas o que está em jogo é bem real: preservar o equipamento sensível que procurará vestígios de vida antiga em Marte.
O rover Rosalind Franklin, equipado com uma broca capaz de perfurar até dois metros de profundidade, deve ser lançado em 2028. Para isso, cada etapa da descida deve ser perfeitamente dominada. Os dados recolhidos por estes disparos a alta velocidade ajudam as equipas a validar os cálculos de resistência e trajetória, um passo obrigatório antes do lançamento final.
Estas experiências, embora espetaculares, são apenas uma parte dos inúmeros testes que aguardam a missão ExoMars. Por detrás da aparência lúdica destas pequenas cápsulas esconde-se um trabalho de engenharia minucioso.
As condições extremas da entrada atmosférica marciana
Quando uma sonda chega a Marte, tem de travar bruscamente numa atmosfera muito ténue, cem vezes menos densa que a da Terra. A velocidade inicial, que ultrapassa os 20.000 km/h, cai para algumas centenas de km/h em menos de oito minutos. Esta travagem gera temperaturas superiores a 1.500 °C no escudo térmico, enquanto as acelerações atingem 15 a 20 vezes a gravidade terrestre.
Para reproduzir estas tensões em terra, os engenheiros usam canhões de gás ou túneis de vento hipersónicos. Os pequenos modelos lançados a 4.200 km/h sofrem forças semelhantes às de uma reentrada real, mas durante um período muito curto. Os sensores embarcados medem as vibrações, a pressão e o calor, dados que permitem validar os materiais e a forma da cápsula.
Estes ensaios também permitem estudar a estabilidade aerodinâmica. Uma cápsula mal equilibrada poderia inclinar-se e desintegrar-se. Os vinte disparos sucessivos ajudam a refinar o centro de gravidade e os ailerons de estabilização.
Fonte: European Space Agency