Após uma emocionante entrada na atmosfera de Marte e um processo de descida na superfície do planeta vermelho que mais parece tirado de um filme de ficção científica, a missão Mars 2020 atingiu a superfície de Marte para iniciar um novo capítulo na exploração daquele planeta. A descida na superfície da Cratera Jezero ocorreu pelas 2044UTC.
Segundos após a recepção da confirmação da descida na superfície em Marte, às 2055UTC, o Perseverance enviou as primeiras imagens desde Marte.
A chegada a Marte
Viajando a mais de 41.000 km/h, o Estágio de Cruzeiro transportando a missão Mars 2020 encontra-se numa órbita hiperbólica na qual demora sete meses a atingir a vizinhança do planeta vermelho. A 18 de Fevereiro de 2021, e a cerca de 10 minutos antes de atingir o limite superior da atmosfera de Marte, o Estágio de Cruzeiro separa (2027UTC) o Invólucro Aerodinâmico que alberga os painéis solares e os tanques de combustível e no interior do qual se encontra o veículo de exploração de superfície Perseverance e o pequeno helicóptero Ingenuity. Agora desnecessário, o Estágio de Cruzeiro destrói-se na atmosfera marciana. Após separar o Estágio de Cruzeiro, o veículo utiliza pequenos motores MR-107U, desenvolvidos pela Aerojet Rocketdyne, para parar a sua rotação de 2 rpm e coloca-se na atitude de entrada atmosférica. Nesta fase são ejectadas as massas de balanceamento utilizadas para estabilizar o conjunto durante a viagem até às proximidades de Marte.
A uma altitude de 625 km e a uma velocidade de 20,180 km/h, o Invólucro Aerodinâmico entra na atmosfera de Marte (2037UTC). O seu escudo térmico protector atinge uma temperatura de 2.100 °C à medida que entra nas camadas mais espessas da atmosfera, reduzindo a sua velocidade devido à produção de sustentação devido à sua forma aerodinâmica. No interior do veículo a temperatura não supera os 10 °C. Durante a entrada atmosférica, pequenos motores mantêm a trajectória correcta. No final da entrada atmosférica, a orientação é corrigida (se necessário) por algoritmos pré-programados.
Antes da abertura do pára-quedas é executada a manobra denominada “Straighten Up and Fly Right”, ejectando mais seis massas de balanceamento e colocando o ângulo de ataque em valor nulo.
Viajando agora a uma velocidade de 1.370 km/h, dá-se a abertura do pára-quedas a uma altitude de 11 km. A 8 km de altitude, o escudo térmico é ejectado. A descida é agora controlada pela técnica de TRN (Terrain Relative Navigation), isto é, um método de navegação relativa dependendo das condições do terreno e que tira partido da câmara LCAM e da unidade de medição inercial IMU (Inertial Measuremant Unit) para obter dados e determinar um local de descida apropriado. O denominado ‘Sky Crane‘ inicia então a sua descida propulsionada.
Oitenta segundos após a separação do escudo térmico, a placa posterior e o pára-quedas separam-se do Sky Crane que após uma curta queda livre acciona os seus oito retro-foguetões de travagem, manobrando-o para longe da placa posterior e do pára-quedas. A velocidade é reduzida para 2,7 km/h.
As câmaras de entrada, descida e pouso (EDL – Entry, Descent and Landing) fazem um varrimento da superfície para evitar elementos que possam colocar em perigo o veículo. Quatro dos retro-foguetões são desactivados e nesta altura três cabos de nylon são estendidos através dos denominados ‘bridle exit guides‘, ou guias de saída, juntamente com um cabo umbilical, baixando o Perseverance a uma posição a 7,6 metros abaixo do Sky Crane.
As rodas do veículo de exploração de superfície e o seu sistema de suspensão, que actuam como trem de aterragem, são então colocados em posição. Uma vez seleccionado o local de descida, a guia de saída alarga-se na totalidade. Sentindo que o Perseverance tocou na superfície (2044UTC), lâminas actuadas pirotecnicamente cortam os cabos e o Sky Crane afasta-se, voando num ângulo de 45º e despenha-se a 150 metros do local de descida após consumir todo o seu combustível.
De notar que o Ingenuity está alojado na parte inferior do Perseverance durante a descida e pouso na superfície. Depois da descida, a protecção do pequeno helicóptero é descartada e o veículo separa-se do Perseverance, iniciando a sua missão para testar a sua tecnologia, procurando por alvos de interesse e auxiliando a planear a melhor rota para o Perseverance.
A missão Mars 2020
A missão abordará questões importantes sobre o potencial de vida em Marte, além de reunir conhecimentos e demonstrar tecnologias que abordam os desafios de futuras expedições humanas a Marte.
A missão Mars 2020 é composta pelo veículo de exploração de superfície Perseverance – que é baseado no desenho industrial do Mars Science Laboratory (Curiosity), e pelo pequeno helicóptero Ingenuity. No lançamento a missão tem uma massa de 3.839 kg, com o Perseverance a ter uma massa de 899 kg.
O Ingenuity, com uma massa 1,8 kg, está equipado com pás de contra-rotação, sistemas autónomos a bordo e uma fuselagem leve de fibra de carbono. O helicóptero testará a viabilidade do reconhecimento aéreo, reconhecimento e da exploração científica de um veículo deste tipo. Será a primeira demonstração de descolagem e aterragem de um veículo mais pesado que o ar na atmosfera de outro planeta. A campanha de teste de 30 dias do veículo incluirá até cinco voos, com cada salto tentando distâncias maiores de até algumas centenas de metros e durações de até 90 segundos. Irá transportar duas câmaras, uma para navegação e outra para imagens aéreas coloridas de alta resolução.
O Perseverance transporta os seguintes instrumentos:
- PIXL (Planetary Instrument for X-Ray Lithochemistry), um espectrómetro de fluorescência de raios-x para determinar em detalhe a composição elementar dos materiais da superfície de Marte;
- RIMFAX (Radar Imager for Mars’ subsurface experiemnt), um radar de penetração do solo;
- MEDA (Mars Environmental Dynamic Analyzer), um conjunto de sensores para fornecer medições de temperatura, velocidade e direcção do vento, pressão, humidade relativa, forma e tamanho da poeira;
- MOXIE (Mars Oxygen ISRU Experiment), uma investigação tecnológica exploratória para produzir oxigénio (O2) a partir do dióxido de carbono (CO2) da atmosfera de Marte;
- SuperCam, um instrumento para fornecer imagens, análise da composição química e mineralogia das rochas e rególito à distância;
- Mastcam-Z, um sistema estereoscópico de obtenção de imagens;
- SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals), um espectrómetro ultravioleta Raman utilizando imagens pormenorizadas e um ‘laser’ ultravioleta para determinar em pormenor a mineralogia e detectar componentes orgânicos.
A missão Mars 2020 da NASA foi lançada pela United Launch Alliance a 30 de Julho de 2020. O lançamento teve lugar às 1150:00,233UTC e foi levado a cabo pelo foguetão Atlas-V/541 (AV-088) a partir do Complexo de Lançamento SLC-41 do Cabo Canaveral AFS.
A cratera Jezero
A NASA escolheu a cratera Jezero como local de pouso do veículo Perseverance, pois os cientistas acreditam que a área já foi inundada com água e foi o local de um antigo delta de rio. O processo de selecção do local de pouso envolveu uma combinação de membros da equipa da missão e cientistas de todo o mundo, que examinaram cuidadosamente mais de 60 locais candidatos em Marte. Após um estudo exaustivo de cinco anos de potenciais locais de descida, cada um com as suas características e atrativos únicos, a NASA acabaria por seleccionar a cratera Jezero.
A cratera Jezero conta a história da natureza intermitente do passado húmido de Marte. Há mais de 3,5 mil milhões de anos atrás, os canais dos rios transbordaram da parede da cratera e criaram um lago. Os cientistas veem evidências de que a água carregava minerais de argila da área circundante para o lago da cratera. É concebível que a vida microbiana possa ter vivido 
em Jezero durante um ou mais desses períodos de chuva. Nesse caso, os sinais dos seus restos mortais podem ser encontrados em sedimentos em lagos ou na costa. Os cientistas estudarão como a região se formou e evoluiu, buscarão sinais de vida passada e irão recolher amostras de rochas e solo de Marte que possam preservar esses sinais.
As operações de superfície do Perseverance
Na fase de operações de superfície o Perseverance irá levar a cabo os estudos científicos em Marte. Depois de pousar com segurança na superfície do planeta, o veículo terá uma missão de pelo menos um ano marciano, isto é, 687 dias terrestres.
O veículo irá usar uma estratégia de armazenamento em depósito para levar a cabo a sua exploração de Marte. São quatro os objectivos da missão do Perseverance: encontrar rochas que se formaram em, ou foram alteradas por, ambientes que poderiam ter suportado vida microbiana no passado antigo de Marte (Objectivo A); encontrar rochas capazes de preservar vestígios químicos de vida antiga (bioassinaturas), caso haja (Objectivo B); perfurar amostras de núcleo de cerca de 30 alvos promissores de rocha e “solo” (regolito) e armazená-las na superfície marciana (Objectivo C); testar a capacidade de produzir oxigénio a partir de dióxido de carbono da atmosfera marciana em apoio a futuras missões humanas (Objectivo D).
À medida que o Perseverance explora o planeta, os cientistas identificam alvos promissores. Irão procurar especialmente por rochas que se formaram ou foram alteradas pela água. A água é a chave para a vida como a conhecemos. Essas rochas são ainda mais interessantes se tiverem moléculas orgânicas, os blocos de construção químicos da vida baseados em carbono. Alguns tipos especiais de rochas podem preservar vestígios químicos de vida ao longo de milhares de milhões de anos. É fundamental encontrar rochas que se formaram na água, tendo os blocos de construção químicos da vida e que podem 
preservar os sinais orgânicos da vida. Juntos, eles aumentam as possibilidades de encontrar vestígios antigos de vida microbiana em Marte, se é que alguma vez ela existiu. Além dessas rochas especiais, o Perseverance também recolhe rochas vulcânicas e outras rochas para ajudar a estabelecer um registo das mudanças geológicas e ambientais ao longo do tempo.
Uma vez identificada uma rocha de interesse, o Perseverance perfura uma amostra do núcleo. Com um tubo pré-limpo para a amostra, a broca percussiva rotativa do veículo penetra cerca de 5 centímetros no material alvo. A amostra do núcleo é separada da rocha e é selada hermeticamente num tubo. Cada amostra terá uma massa de 15 gramas.
O Perseverance coloca então cada tubo selado num local de armazenamento a bordo e transporta-o até que a equipa da missão decida depositá-lo na superfície marciana. A equipa usa uma estratégia chamada ‘armazenamento em cache do depósito’ para determinar quando e onde deixar os tubos. Assim, o Perseverance colocará um ou mais grupos de amostras em locais estratégicos. No futuro, as amostras podem ser todas recolhidas em conjunto.
Imagens: NASA