À medida que exploramos cada vez mais o sistema solar, os projetos espaciais se deparam com um desafio de engenharia: como pousar em outro planeta. A maioria das missões hoje é lançada usando um foguete que carrega uma nave para o espaço e depois a lança. A espaçonave viajará para seu destino, como Marte, antes de deixar equipamentos como uma sonda ou rover que viaja pela atmosfera e pousa na superfície do planeta.
Isso é difícil de fazer, mas as agências espaciais estão melhorando nisso, especialmente quando se trata de lugares como Marte, para onde enviamos sondas há décadas. Os sistemas de pouso modernos usam uma combinação de técnicas como pára-quedas e propulsores para controlar um pouso e garantir que o hardware toque o solo com segurança e não tão rápido que cause danos.
Mas as ferramentas que estamos enviando para o sistema solar estão ficando maiores, mais pesadas e mais complexas. O primeiro rover de Marte, por exemplo – lançado em 1996 e chamado Sojourner – tinha aproximadamente o tamanho de um micro-ondas. Os rovers modernos de Marte, como o Curiosity e o Perseverance, que atualmente estão explorando Marte, são do tamanho de um carro pequeno.
Todo esse peso requer propulsores de pouso mais poderosos para que os rovers não caiam direto no planeta. Mas a maneira como os propulsores funcionam pode ser complicada por fatores como a composição da atmosfera, a quantidade de poeira presente e a superfície de que estão se aproximando.
Modelagem de plumas de foguetes
Para ajudar a entender isso, os cientistas criaram um modelo computacional de como o material em forma de chama que sai da parte de trás de um foguete, chamado de pluma de foguete, interage com a superfície de um planeta ou outro corpo. Por ser quente e enviar material em alta velocidade, essa pluma lança material da superfície do planeta. Isso pode criar nuvens de poeira e detritos que podem danificar um foguete ao tentar um pouso.
“Entender a interação entre a pluma do foguete e a superfície é importante para a segurança e o sucesso das missões espaciais em termos de contaminação e erosão, precisão de pouso, proteção planetária e projeto de engenharia, bem como para a compreensão científica e exploração futura,” explicou Byoung Jae Kim, da Chungnam National University, principal autor do estudo, publicado na revista Física dos Fluidos.
O modelo criado pelos pesquisadores considera fatores relacionados ao foguete, como seus motores, além de fatores ambientais, como a atmosfera e a gravidade do corpo que está pousando, e cria estimativas de tamanho, forma, temperatura e pressão da pluma do foguete. que seria criado. Ele também pode estimar quanto material seria deslocado – o que significa, essencialmente, quanta poeira e detritos seriam lançados da superfície. Isso ajuda a planejar missões e considerar como pousar foguetes com segurança e se uma plataforma de pouso seria necessária.
O desafio do pouso
A maneira como a poeira é levantada por um pouso de foguete e os problemas que isso pode causar nem sempre é intuitivo. Por exemplo, partículas menores de poeira podem realmente causar mais problemas para um foguete do que pedaços maiores de detritos.
Isso porque pequenos pedaços da superfície marciana, chamados de regolito, podem ser lançados muito alto no ar e causar efeitos chamados de quedas de energia, onde a energia é interrompida brevemente o que pode causar problemas durante o pouso. Quando peças maiores são jogadas para cima, elas não atingem uma altura tão alta e também são menos propensas a obstruir os sistemas elétricos. Portanto, é importante saber quais plumas de foguetes criam partículas de poeira pequenas ou maiores.
“Os insights obtidos com este estudo dos efeitos de diferentes parâmetros na interação pluma-superfície podem informar o desenvolvimento de tecnologias de pouso mais eficazes e eficientes”, disse Byoung Jae Kim. “O estudo também lança luz sobre os padrões de erosão enfeitados que podem ser observados nas superfícies planetárias, o que pode fornecer informações valiosas para futuras investigações científicas de corpos planetários”.