Uma das grandes realizações das missões Apollo foi levar para casa centenas de quilos de rocha lunar. Essas rochas e poeira estão sob análise contínua desde que os astronautas da Apollo 11 chegaram em casa há mais de 50 anos.
E eles ainda estão fazendo descobertas.
Os cientistas têm amostras do vento solar do Sol, partículas da cauda de um cometa, alguns gramas de um asteróide, com mais em breve.
Mas há um mundo, o foco de tantos estudos científicos, que nunca tiveram uma amostra devolvida: Marte.
A NASA e a Agência Espacial Européia estão planejando levar uma amostra de Marte para casa há décadas e, agora, as missões podem voar nos próximos anos, finalmente trazendo um pedaço do Planeta Vermelho para a Terra para que possamos estudar diretamente.
Histórico de missões de retorno de amostra
A exploração espacial acontece em etapas. Primeiro, você começa com um sobrevôo de observação, em que uma espaçonave segue uma trajetória rápida além do mundo, fornecendo um conjunto inicial de imagens e dados. Pense no Grand Tour da Voyager pelo sistema solar ou na New Horizons visitando Plutão.
Então você volta com uma órbita, uma espaçonave que pode permanecer no lugar por anos, estudando a superfície de um mundo em grandes detalhes. Considere a sonda Cassini, que orbitou Saturno 294 vezes, tirou mais de 450.000 fotos e mudou nossa compreensão do Planeta Anel para sempre.
Depois vêm os landers e rovers. Obviamente, o melhor exemplo disso é Marte, com Spirit e Opportunity, além de Curiosity, que juntos capturaram centenas de milhares de imagens, perfuraram rochas e encontraram evidências de águas passadas em Marte.
Em seguida, vêm as missões de retorno de amostra. Este é o estágio que as agências espaciais tentaram apenas algumas vezes.
Além da missão Apollo, a primeira espaçonave a trazer amostras do espaço de volta à Terra foi a missão Luna dos soviéticos. Em 1970, Luna 16 trouxe para casa 101 gramas de regolito lunar, seguidos por Luna 20 e Luna 24. Embora eles trouxessem uma fração do material devolvido pelas missões Apollo, era de diferentes locais da Lua.
A próxima nave espacial a devolver uma amostra de casa foi a missão Genesis da NASA. Foi lançado em 2001 para coletar amostras do vento solar do Sol e trazê-los de volta para casa na Terra.
Ele abriu seus coletores de amostras em 1º de abril de 2004 e depois retornou à Terra em setembro do mesmo ano. Infelizmente, seu para-quedas não conseguiu abrir corretamente, e a sonda bateu forte no deserto de Utah.
Apesar do pouso forçado, os cientistas conseguiram recuperar amostras utilizáveis, o que os ajudou a descobrir que a Terra poderia ter se formado a partir de diferentes materiais de nebulosa solar que o Sol.
Depois veio a missão Stardust da NASA, que voou pela cauda do cometa Wild 2 em janeiro de 2004 e depois retornou sua cápsula coletora para a Terra dois anos depois. A análise dessas partículas mostrou aos cientistas que os cometas continham partículas ejetadas do Sol no início de sua história e poderiam ter uma forma diferente de se formar do que os astrônomos haviam previsto.
A última missão de retorno de amostra foi a missão Hayabusa da JAXA, superando todos os tipos de dificuldades, incluindo ser diretamente atingido por uma erupção solar, a perda de suas rodas de reação e a falha em implantar seu módulo de aterrissagem. Mas, incrivelmente, os controladores de missão foram capazes de levar a espaçonave para casa, com alguns microgramas preciosos de material de asteróide a bordo.
Existem missões por aí agora: Hayabusa 2 e OSIRIS-REx, que levarão ainda mais amostras de asteróides para estudar em casa. A JAXA está planejando uma missão para devolver uma amostra das luas de Marte.
Então, que tal uma missão de retorno de amostra para Marte?
O que podemos aprender com uma missão de retorno de amostra de Marte?
Na verdade, aprendemos um pouco sobre a geologia e a atmosfera de Marte porque existem pedaços do planeta vermelho encontrados aqui na Terra. Eles foram esmagados de Marte por um gigantesco impacto de asteróide há milhões de anos e flutuaram pelo espaço, atingindo a Terra e sobrevivendo incrivelmente a uma viagem pela atmosfera.
Os cientistas têm pedaços aleatórios de Marte, mas agora eles querem uma amostra de sua escolha. E isso significa enviar diretamente uma missão de retorno de amostra.
A NASA está planejando uma missão de retorno de amostras de Marte desde o início dos anos 70, mesmo antes do lançamento da sonda Viking.
Os objetivos de uma missão de retorno incluiriam a busca pela vida, não apenas pela vida atual, mas também pela vida passada, e até pelos precursores químicos da vida.
Ao devolver amostras primitivas de Marte em casa, os cientistas poderiam realizar todos os tipos de experimentos no regolito marciano, expondo-o à água, à atmosfera mais espessa e aos nutrientes para ver se há bactérias ativas. Esse experimento foi tentado com o Viking, mas os resultados foram inconclusivos e os biólogos planetários ainda discutem sobre eles.
Eles podiam analisar as amostras sob microscópios poderosos, procurando fósseis microscópicos ou qualquer outra indicação de que há vida lá.
Além disso, os cientistas puderam entender a história da superfície de Marte e como ela foi afetada pela água durante milhões de anos.
As amostras poderiam ser devolvidas em alguns dos pontos mais interessantes, como sedimentos de lagos, depósitos em torno de fontes hidrotermais e deltas de rios antigos.
Eles poderiam trazer de volta amostras de ataques recentes e antigos de meteoritos, erupções vulcânicas e regiões expostas ao vento por um longo tempo.
Eles também poderiam estudar a história de longo prazo de Marte por bilhões de anos, para tentar entender quando ocorreram grandes mudanças planetárias para tornar o planeta tão frio e seco. Quando o bombardeio de asteróides se acalmou?
Eles poderiam até provar pedaços dos meteoritos que cobrem a superfície de Marte, amostrando outros mundos ao mesmo tempo.
Idealmente, essas amostras seriam enviadas para casa antes que o primeiro humano pisasse na superfície de Marte. Já sabemos que existem produtos químicos tóxicos no regolito marciano, mas e a poeira que sai da atmosfera? Será um risco se os astronautas respirarem? E o material mais profundo abaixo da superfície?
Ao estudar esse material, os cientistas também seriam capazes de entender como os astronautas poderiam viver da terra. Usar regolito para material de construção e cultivo de plantas. Além de quebrá-lo quimicamente para várias matérias-primas.
Diferentes partes de Marte são mais úteis que outras?
Planos de missão de retorno de amostra para Marte
Um dos primeiros planos para uma missão de retorno de amostra a Marte foi chamado de Coleta de Amostras para Investigação de Marte (ou SCIM). Essa seria uma missão da classe escoteira relativamente barata que voaria pela atmosfera de Marte a uma altitude de 40 km, coletando poeira e gás atmosférico.
Isso seria alto o suficiente para que a sonda não fosse capturada por Marte. Depois, devolvia as amostras para a Terra. Ao estudar essas amostras, os cientistas poderiam comparar a amostra atmosférica com os gases encontrados nessas rochas de Marte para garantir que eles vieram do Planeta Vermelho. Eles poderão estudar de perto a poeira marciana, sabe, a poeira que pode formar tempestades em todo o planeta, capazes de terminar missões rover, e pode ser um risco para futuros astronautas.
A proposta foi feita em 2001, para uma missão que voaria em 2007 e retornaria amostras até 2010, mas nunca decolou.
Mas em 2009, a NASA e a Agência Espacial Européia começaram a fazer sérios planos para levar um pedaço de Marte para casa, anunciando formalmente sua cooperação em uma missão.
Antecipando a futura missão de retorno de amostras, a NASA e a ESA construíram seus próximos rovers para serem o primeiro estágio no envio de material para casa.
Enquanto se arrasta pela superfície do Planeta Vermelho, o rover Mars 2020 da NASA coletará amostras interessantes e as jogará na superfície à medida que avança. O rover Rosalind Franklin da ESA, também com lançamento previsto para 2020, coletará e armazenará amostras da superfície de Marte em vasilhas do tamanho de canetas, que estarão prontas para a coleta.
Uma missão de retorno de amostra teria três partes.
Primeiro, haveria um rover rover rápido construído pela Agência Espacial Europeia para coletar amostras para estudo. Em seguida, um veículo de subida da NASA que transferia as amostras para a órbita de Marte. E, finalmente, uma missão orbital da ESA que recuperaria as amostras e as traria de volta à Terra.
O Sample Fetch Rover da ESA seria um veículo relativamente leve, não superior a cerca de 120 kg. Seria necessário viajar de 20 a 30 quilômetros, percorrendo 200 metros por dia, contornando autonomamente os perigos. Ao longo desse período, ele coletaria dezenas de amostras deixadas na superfície por Marte 2020 ou Rosalind Franklin, escolhendo as 30 mais cientificamente interessantes para enviar para casa.
Depois de vários meses coletando amostras, o Fetch Rover chegaria ao Mars Sample Retrieval Lander. Esta é uma nave espacial que tem muitas semelhanças com os rovers Curiosity da NASA e Mars 2020.
Ele usaria um revendedor de pára-quedas para entrar na atmosfera marciana, finalmente baixando o foguete de subida para a superfície de Marte. Ficaria em Marte por até 150 dias, aguardando amostras do Fetch Rover.
Quando as amostras eram carregadas a bordo, o Veículo Ascent disparava seu motor de foguete híbrido ou sólido, transportando as amostras para uma órbita de 350 km de altitude.
Em seguida, seria interceptado pelo Earth Return Orbiter da ESA, fazendo um encontro completamente autônomo milhões de quilômetros da Terra. Em seguida, ele usará um mecanismo de íons solar-elétrico para fazer a longa jornada de volta à Terra.
E então, em algum momento da década de 2030, os cientistas colocarão as mãos em cerca de 500 gramas de material da superfície de Marte.
No início de 2019, a Casa Branca incluiu dinheiro em seu orçamento proposto para uma missão de retorno de amostras de Marte, que idealmente poderia ser lançada em 2026. Embora uma missão como essa tenha sido proposta muitas vezes antes, esta é a primeira vez que o financiamento real é deixou de lado. Deu à NASA US $ 109 milhões em 2020 para trabalhar em "futuras atividades de Marte", que é essencialmente a missão de retorno de amostra.
Então, agora, após quase 50 anos de planejamento, uma séria missão de retorno de amostra a Marte está em andamento.
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