Perseverança

Pessoal,

Pois bem, há alguns dias NASA pousou seu enésimo robô em Marte.

Já falei aqui sobre as missões espaciais tripuladas americanas (sim, as americanas foram as mais bem sucedidas) e falei aqui e aqui sobre as missões espaciais robóticas (também só falei das americanas, ficou devendo algumas soviéticas que foram bem sucedidas).

Como falei lá atrás, existem basicamente 6 tipos de sondas utilizadas pelas agências espaciais:

    -Sobrevoo (flyby): sonda passa próxima a um astro e o analisa com seus instrumentos;

    -Orbitador: sonda entra em órbita de um astro, passando a funcionar como um satélite artificial do mesmo;

    -Impacto: sonda colide com um astro, fazendo análises durante a aproximação ou colisão a ele;

    -Aterrissador (lander): sonda pousa num astro analisando-o in loco, muitas vezes levando consigo uma sonda veicular;

    -Veicular (rover): sonda com capacidade de locomoção para analisar uma área maior de um astro;

    -Observatório: sonda com capacidade de analisar várias faixas do espectro eletromagnético, efetuando observações astronômicas, geofísicas e espectrais, sem as distorções provocadas pela atmosfera terrestre.

Neste post, quando refiro aos robôs quero dizer rovers e não os landers.

Dito isso, vamos em frente.

Ná década de 1960 começou a exploração a Marte.

Os soviéticos lançaram várias sondas. Algumas tiveram sucesso parcial (orbitador ou flyby), mas não tiveram sucesso com seus landers (rovers ainda eram ficção científica). O programa MARS 1M (ou "Marsnik") falhou na decolagem ou ao entrar na órbita estacionária na Terra (Mars 1960A, 1960B, 1962A, 1962B). Depois, ainda na década de 1960, vieram as sondas do programa Mars 1 e do programa Zond, todas também sem sucesso.

Só nos anos 1970 que os soviéticos conseguiram. No programa M71, a sonda Cosmos 419 foi perdida na decolagem, mas as sondas Mars 2 e 3 chegaram - a Mars 2, em 1971, teve um problema em um computador e espatifou em Marte, sendo o primeiro objeto humano a tocar na superfície de Marte... Lembrou aqueles gols que o cara parece querer cruzar e erra o chute, acertando o gol meio sem querer (#Josimar86Feelings). Depois lançaram as Mars 4 e 5 (orbitares) e Mars 6 e 7 (flyby - lander) com sucesso relativo (os landers falharam). Ainda tentaram com as sondas Phobos, na década de 1980 (Phobos 1, para investigar a lua Phobos, e a Phobos 2, para investigar Phobos e Deimos). Não deu muito certo também.

Já os americanos tiveram mais sorte (sorte?). As sondas Ranger 1 a 9 (1961-1965) tinham com objetivo a Lua e o sucesso foi variado (só deu certo a partir da 7). As Mariner 1 e 2, em 1962, e a Mariner 5, em 1967, foram para Vênus (na verdade só as Mariner 2 e 5, porque a 1 falhou no lançamento). As Mariner 3 e 4, em 1964, foram para Marte (mais uma vez, apenas a 4, porque a 3 teve um probleminha e não conseguiu se separar do foguete). As Mariner 6 e 7 (em 1969) também foram para Marte, assim como a Mariner 9 (em 1971, o primeiro objeto humano a orbitar um corpo celeste que não fosse a Terra ou a Lua!). A Mariner 8 morreu na decolagem e a Mariner 10 (1973) foi para Vênus e Mercúrio.

As sondas do programa Surveyour (1964-1968) tiveram o objetivo de pousar na Lua como parte da preparação para o programa Apollo. Foram 7 sondas e, exceto pela 2 e 4 (chegaram na Lua, mas o pouso não foi "delicado", digamos assim), todas foram bem sucedidas. Aqui um detalhe: a Surveyor 3 foi visitada pelos astronautas da Apollo 12, Charles Conrad e Alan Bean.

Eu acho essa foto uma coisa simplesmente impressionante! O fato em si é MUITO impressionante: sair da Terra, voar por 3 dias por 300.000Km e pousar na Lua a 200 metros de onde estava um lander que havia chegado anos antes. Isso na década de 60! Fantástico!

Em 1975 foram lançados duas sondas pelo programa Viking (a Viking 1 e 2), ambas com uma parte obitador e uma lander. Ambas foram bem sucedidas e forneceram, dentre vários dados científicos, a primeira foto com boa qualidade da superfície de Marte e a foto mais famosa do planeta vermelho.

(Sim, o papel de parede que veio no seu iPhone 6 é uma foto tirada por uma Viking da década de 1970!)

Já as sondas Mariner 11 e 12 foram incorporadas por outro programa, o Voyager. Esse ainda vai ter um post especial (já é a 3a ou 4a vez que prometo isso mas juro que vai sair).

Bom, Marte sempre se mostrou um planeta difícil para pouso. Ao contrário de Vênus que tem uma atmosfera super pressurizada (quase 100 vezes mais pressão que a da Terra) e que freia tudo (e implode também), Marte tem uma atmosfera mais fina e rarefeita (apenas 1% da atmosfera terrestre) e tem menos massa, ou seja, menos gravidade. Assim, após fazer um objeto chegar lá a vários milhares de quilômetros por hora, freiar isso na atmosfera rarefeita é um problema. E isso torna tudo a coisa bem interessante.

Os EUA até o momento foram os únicos a conseguirem pousar em Marte. Viking 1 e 2 em 1976, robôs depois disso.

Em 1997 pousaram a Mars Pathfinder (em Chryse Planitia, na região de Ares Vallis), que tinha o primeiro robô: Sojouner.

("Muito prazer, eu sou o Sojourney!")

Esse robozinho de 10kg rodou perto de seu lander por 83 sóis (85 dias). Veja mais aqui.

Em 2004 pousaram mais dois outros: Spirit e Opportunity. Esses dois robôs gêmeos pousaram em locais distintos: Spirit na cratera Gusev, onde viu claros indícios que houve regiões úmidas favoráreis à vida em Marte; Opportunity pousou no pólo norte de Marte, em Meridiani Planum, num lugar que acreditam ter sido a costa de um mar salgado em Marte.

("Muito prazer, eu sou o Spirit! Mas se você me chamar por Opportunity, eu também respondo!")

Os gêmeos pesavam 185kg. Spirit trabalhou até 2010 quando ficou preso em um banco de areia em uma posição que impedia o recarregamento de suas baterias solares. Percorreu quase 8km, 12x mais que o planejado; trabalhou por mais de 6 anos mesmo sendo previsto apenas 3 meses. Veja mais sobre o Spirit aqui!

Duas coisas legais que o Spirit gravou: um redemoinho de poeira e o por do Sol visto de outro planeta!

Seu irmão Opportunity trabalhou por mais de 15 anos (era previsto 3 meses também\), viajou por mais de 45km e só morreu quando uma tempestade de areia global em 2018 impediu que o rover recarregasse suas baterias por falta de energia solar suficiente. Veja mais aqui.

(Opportunity mostrando o escurecimento do dia marciano com a chegada da tempestade de areia)

Em 2012 chegou o Curiosity na cratera Gale. Este rover é significativamente maior que seus antecessores, pesando quase 900kg. Mais informações aqui.

(Spirit/Opportunity à esquerda, Sojourner ao cento e Curiosity à direita)

(Tamanho dos rovers comparados aos humanos)

Ao contrário dos rovers anteriores que dependiam de energia solar, o Curiosity é suprido por um pequeno reator nuclear que utiliza decaimento radioativo de 4,8kg de Plutônio-232, um isótopo que não consegue manter uma reação cadeia de fissão nuclear.

O Curiosity já percorreu quase 25km e está na ativa há quase 10 anos.

Aqui, o Curiosity mostra que o por do Sol em Marte é meio azulado (devido à atmosfera cheia de areia, que capta melhor o azul que outras cores).

Falei disso em 2017: apenas na Terra e Marte conseguimos ver um por do Sol. Nenhum outro planeta do Sistema Solar permite isso. Entre as luas, talvez apenas Titã, lua de Saturno, que tem atmosfera (de metano).

Curiosity inaugurou o novo modo de pousar em Marte da NASA. A sonda se aproxima, entra na atmosfera protegida por um escudo térmico, abre paraquedas em velocidade supersônica, utiliza um lander que desce até certa altura e desce o rover por um guindaste. Essas manobras foram apelidadas pela NASA de "7 minutos de terror", o tempo para o pouso em Marte. Ainda, devido à distancia de Marte a comunicação entre os dois planetas pode ter cerca de 8 minutos de atraso. Ou seja, quando chegasse aqui na Terra a informação que a sonda ainda estava a um minuto de entrar na atmosfera, ela, de fato, já estaria no solo de Marte, de um jeito (pousou) ou de outro (espatifou).

Como a Terra e Marte estão em órbitas diferentes em torno do Sol, a Terra leva 1 ano para completar uma órbita e Marte leva 1,9 anos (anos terrestres!). Lançar um objeto para Marte é como arremessar um objeto em um alvo em movimento. Assim, para transferir alguma coisa da órbita terrestre para a marciana com o menor consumo de combustível, é necessário esperar um certo alinhamento dos planetas, o que ocorre a cada 780 dias.

(Janelas de lançamento para Marte)

Essas distâncias estão em milhões de quilômetros. Dez milhões de Km são 0,55 minutos-luz. Isso quer dizer que alguma coisa viajando na velocidade da luz demora 0,55 minutos (pouco mais de 30 segundos) para percorrer 10 milhões de quilômetros. Assim, a distância varia de algo entre 80 milhões de km (4,5 minutos luz) a 400 milhões de dm (22 minutos luz).

(Trajetória da InSight)

(Vídeo da AFP que mostra como foi esperado o pouso do Curiosity)

Bom, agora em 2021 chegou em Marte o Perseverance.

O Perseverance foi baseado no Curiosity para contenção de custos. Pousou em Marte como o Curiosity e também tem um gerador de energia termelétrico baseado em decaimento de isótopo radioativo do Plutônio-238 como o Curiosity. É o rover com planejamento para durar mais tempo: pelo menos 668 sóis (687 dias terrestres). Veja mais informações aqui.

Só um adendo: o dia marciano dura 40 minutos a mais que o dia terrestre, por isso usam "sóis" como referência ao dia marciano (e por isso, a longo prazo, um número de sóis marcianos vai ser menor que o número de "sóis" terrestres).

Perserverance pousou na Cratera Jezero e está levando um nini-helicóptero (Ingenuity) para provar que é possível voar de modo diverso de jato em Marte (lembrem-se que é muito mais difícil voar lá, porque, apesar de ter gravidade menor, a atmosfera é muito rarefeita).

Este rover está levando o "álbum de fotografias" da família:

Ela também levou uma homenagem aos profissionais da saúde que estão atuando na pandemia pelo COVID-19. Uma homenagem bem legal!

Esse símbolo aí é "Bastão de Asclépio", símbolo da Medicina. Isso vem da mitologia grega, onde Asclépio, semideus, filho de Apolo, foi criado pelo centauro Quiron. Quiron teria ensinado a Asclépio a serventia das plantas medicinais. Asclépio teria se tornado médico e ressuscitado Hipólito e se tornado, assim, deus da Medicina.

Algumas coisas interessantes sobre o Perseverance e o Curiosity. Ambos têm dois computadores on-board, com memórias e processadores resistentes a radiação. Utilizam um RAD750, baseado no PowerPC 750 da IBM/Motorola, 32 bits, da 3a geração (PowerPC G3), de 1997 (o RAD750 é de 2001). Esse processador é contemporâneo do Pentium II mas é menor e gasta menos energia. Foi utilizado em alguns computadores da Apple, inclusive no iMac original (aquele com "sabores").

Esse RAD750 tem clock de 200MHz, um core, cache de 32KB, litografia de pré-históricos 150nm, 10 milhões de transístores, trabalha com temperaturas entre -55 e 125 °C, requer apenas 5W para funcionar (a placa mãe com o processador requer 10W apenas) e suportam mais de 100.000 rads (o processador suporta até 1.000.000 rads). Mil rads matam um pessoa...

Vários objetos fora da Terra utilizam esse processador: Curiosity e Perseverance, sonda Deep Impact, Telescópio espacial Fermi e Kepler, Sonda Juno, dentre outras.

("Olá, muito prazer! Eu sou o RAD750!")

Esse brinquedo aí custa singelos US$284,000.00 dólares! Cada!

Enquanto o Curiosity tem dois computadores principais com RAD750, 250KB de EEPROM, 256MB de memória RAM e 2GB de memoria flash, os do Perseverance têm 128MB de RAM rodando a 133MHz e acessa 4GB de memória não volátil.

Além disso, ambos possuem mais outros dois computadores: um com processador SPARC para controlar os motores e a propulsão do estágio de descida, ao chegar em Marte, e outro, também SPARC, que controla parte da movimentação e caixa do motor. Esses SPARCs, assim como os RAD750s, também são RISC (Reduced Instruction Set Computing). Vou fazer um outro post sobre RISC (e CISC) depois.

Ambos os rovers rodam um sistema operacional chamado VxWorks, do tipo RTOS (Real Time Operating System), muito utilizado em robótica, industria aeroespacial e médica, etc. É utilizado nos veículos que utilizam o RAD750, em aviões não tripulados, no Boeing 787, nos BMW iDrive, em diversos equipamentos da Toshiba, Bosch e Hyundai, em alguns roteadores Linksys, impressoras, em robôs cirúrgicos, equipamentos de radioterapia, etc. Esse SO foi escrito em C. Veja mais aqui e aqui.

Outra coisa legal foi que a sonda filmou sua chegada em Marte. Veja:

Não tenho palavras para descrever esse vídeo de tão legal que ele é!

Quando o paraquedas foi aberto, muitas pessoas viram um padrão estranho:

Claro, isso não estava aí à toa! Cada anel concêntrico representa uma palavra codificada em bits (vermelho é 1 e branco é 0). Cada 8 bits forma um byte que, somado com 64, dá um código ASCII para uma letra. Além disso também colocaram números representando a geolocalização do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL/NASA).

Essa frase é um "mantra" da própria NASA: "Dare Might Things", algo como "Ouse coisas poderosas". Essa frase é tirada de um discurso do presidente Theodore Roosevelt, de 1899"

“Far better it is to dare mighty things, to win glorious triumphs, even though checkered by failure, than to take rank with those poor spirits who neither enjoy much nor suffer much, because they live in the gray twilight that knows not victory nor defeat.”

Traduzindo, é algo como: "Muito melhor é ousar coisas poderosas, conquistar triunfos gloriosos, ainda que oprimidos pelo fracasso, do que se colocar ao lado daqueles pobres espíritos que não gozam muito nem sofrem muito, porque vivem no crepúsculo cinzento que não conhece vitória nem derrota."

Em 2013 a NASA já havia utilizado essa frase em um trailer sobre o pouso do Curiosity (veja aqui). Agora foram mais além!

Por último, um mapa que mostra as missões em Marte:

E é assim que a banda toca!

Enquanto os EUA colocam seu quinto robô para andar e explorar Marte, a gente aqui vai discutindo o BBB e tatuagem no cu da Anita. Estamos onde estamos com muito esforço e muito mérito! Não é fácil ser essa pocilga! Parabéns aos envolvidos!

E agora, com ajuda do STF, soltamos um bandido e vamos conduzir-lo à presidência da república de bananas. "E à beira do precipício, o Brasil tomou uma importante decisão e deu um passo à frente!"

Perseverança.

Tudo que nos resta é isso: perseverar. E não perder a esperança.

Por hoje é isso.