perseverança, Perseverance rover
Rover "Perseverança". O Perseverança da NASA

Enquanto na Terra os humanos procuram livrar-se de um vírus que está a causar problemas por todo o planeta, em Marte três missões não tripuladas procuram vestígios de existência passada de vida microbiana: a sonda Hope, enviada pelos Emirados Árabes Unidos, que entrou em órbita marciana com sucesso no passado dia 9 de Fevereiro; a missão chinesa Tianwen-1 (“perguntas ao Céu”), que conseguiu o mesmo feito no dia seguinte, e que tem acoplados um veículo e um robô que irão pousar no planeta vermelho, em Maio, procurando água no subsolo e/ou provas de vida, no presente ou no passado; e a missão americana da NASA, MARS2020, cuja primeira parte consiste em pousar com sucesso o rover Perseverance na cratera Jezero, no próximo dia 18 de Fevereiro.  Todas estas sondas, veículos de transporte na fase final de entrada, descida e pouso (EDL – entry, descent, and landing), e os rovers, são exemplos tecnologicamente avançados da robótica autónoma, ainda que correspondendo a tecnologias conservadoras, entretanto ultrapassadas nos laboratórios terrestres por outras ainda em teste mas mais capazes em termos de autonomia e inteligência; algo comum em missões espaciais, em que a robustez a falhas é o fator primordial.

Perseverance, a missão da Nasa

A missão da NASA será, no imediato, a mais excitante das três. Ao contrário da sua irmã chinesa, em que o veículo que transporta o rover aguardará em órbita por condições meteorológicas que aumentem a probabilidade de sucesso da sua descida até ao solo, o veículo americano irá imediatamente tentar atingir o seu objetivo, que é procurar sinais de vida no que as imagens de satélite parecem demonstrar inequivocamente tratar-se do delta de um rio marciano antigo que desaguava, vindo de montanhas circundantes, bem no interior da cratera Jezero.

O hardware do rover Perseverance é semelhante ao do seu antecessor Curiosity, que já percorreu mais de 24 km no solo marciano desde que chegou, em agosto de 2012, embora sendo mais pesado (cerca de 120 kg) e maior (do tamanho de um automóvel). Mas o seu software e sensores darão maior autonomia de decisão e rapidez de navegação — espera-se que este rover faça uma média diária de distâncias como a máxima até hoje alcançada pelo Curiosity num só dia: 219 metros. Além disso, inclui um helicóptero (Ingenuity) que poderá fazer pequenas missões de 90 segundos para mapear do alto a cratera, servindo sobretudo como demonstração de tecnologia. A atmosfera pouco densa de Marte constitui um desafio à sustentação de um aparelho com 1,8 kg que voa utilizando hélices. O Ingenuity está armazenado debaixo do rover, que o largará num terreno aberto, afastando-se depois para evitar problemas caso o robô aéreo se despenhe. Ainda assim, parte da computação e recolha de dados da missão aérea decorrerá no rover, que se manterá em comunicação com o helicóptero enquanto este voa, num fascinante exemplo de robótica cooperativa.

Como em todas estas missões robóticas planetárias, o robô tem um subsistema de hardware, sensores e atuadores, cujo objetivo é fazê-lo navegar autonomamente em direção a objetivos no terreno previamente estabelecidos pelos seus operadores na Terra, evitando obstáculos e crateras que encontre pelo caminho. Naturalmente, inclui também um subsistema de hardware, instrumentação, sensores e atuadores, cujo objetivo é realizar as missões científicas para que foi projetado.

No primeiro subsistema, designado como de navegação, estão sensores como giroscópios ou encoders, que são usados em automóveis autónomos e robôs terrestres em geral para estabilizar a velocidade e orientação do veículo. Não existindo (ainda) um sistema de satélites em Marte para navegação global como o GPS, GALILEO ou GLONASS, o Perseverance terá que usar sensores que observam a posição das estrelas no céu para se localizar e orientar globalmente, e mover-se por objetivos em linha de vista, relativos à sua posição atual, que visualiza através das suas 9 câmaras a bordo.

Perseverança: os 7 minutos de terror

Mas a navegação não será relevante só no terreno. Na parte final da ELD (conhecida pelos engenheiros da missão como os “7 minutos de terror”), será testado um piloto automático usado para recolher dados e detetar irregularidades no terreno que recomendem que o veículo que transporta o rover se desloque lateralmente até encontrar terreno seguro, assim um pouco como os navegadores portugueses em busca de uma enseada para desembarcar em mundos novos por descobrir.

O outro subsistema, de ciência, inclui um braço robótico de cerca de 2 metros e 5 graus de liberdade (cada um dos pontos de articulação dos braços humanos, como o cotovelo, é um grau de liberdade), com instrumentos na sua extremidade, incluindo câmaras de observação com fins científicos, bem como analisadores químicos e mineralógicos, beneficiando estes últimos de uma broca que perfura o solo rochoso e extrai amostras para inspeção e análise. Muitas destas amostras ficarão em cápsulas deixadas no terreno para virem a ser capturadas por uma missão futura, que incluirá um lançamento e regresso à Terra cerca de 2031, através de uma série de operações no terreno e na órbita de Marte dignas de um filme de ficção científica.

Um artigo publicado em 2019 na revista Icarus identifica depósitos distintos de minerais chamados carbonatos, ao longo da orla interna de Jezero, local de um lago há cerca de mil milhões de anos. Na Terra, os carbonatos ajudam a formar estruturas suficientemente resistentes para sobreviver em forma de fóssil por milhares de milhões de anos, incluindo conchas do mar, corais e alguns estromatólitos – rochas formadas no nosso planeta pela antiga vida microbiana ao longo de linhas costeiras antigas, onde a luz do sol e a água eram abundantes. A possibilidade de estruturas semelhantes a estromatólitos existirem em Marte é o motivo pelo qual a concentração de carbonatos traçando a costa de Jezero faz da área um campo de caça ao tesouro científico primordial.

Perseverança: o instrumento MOXIE

Uma das experiências dignas de realce é a Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE), uma demonstração tecnológica que procurará produzir oxigénio a partir do dióxido de carbono da atmosfera de Marte, para um dia aquele servir de comburente para uma viagem de retorno à Terra de astronautas humanos, ou mesmo, antes disso, para o retorno do veículo com as cápsulas agora deixadas em Marte.

No próximo dia 18 de Fevereiro, poderemos assistir, através da NASA TV e a partir de cerca das 19:00 em Portugal, ao início desta fantástica aventura, começando pelo thriller dos “7 minutos de terror” e passando depois, como se espera se tudo correr bem, pela mostra das primeiras imagens de Jezero. Para além de vídeos da descida, só por si um momento impressionante de demonstração tecnológica, em que, após travagem atmosférica e uso de para-quedas, o rover será suspenso do veículo a jato que o levará até ao local de pouso seguro, onde será solto sobre a superfície.

Mais um “pequeno” passo para a NASA, mas um grande salto para a robótica espacial!

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MEV-1: robôs espaciais que dão assistência a satélites no Espaço.

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Pedro U. Lima é professor catedrático no Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores do Instituto Superior Técnico (IST), onde se licenciou e concluiu também o Mestrado pré-Bolonha em Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Doutorou-se em Electrical Engineering no Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, New York, USA, em 1994. É investigador no Instituto de Sistemas e Robótica do IST (ISR/IST), unidade do Laboratório Associado LARSyS, onde coordena o grupo de Robôs e Sistemas Inteligentes. Pedro Lima foi presidente e membro fundador do Sociedade Portuguesa de Robótica, Delegado Nacional para os programas da UE e da ESA em Robótica Espacial e distinguido com uma Cátedra de Excelência na Universidad Carlos III de Madrid, Espanha, em 2010. Na área do Espaço está envolvido no projeto INFANTE (para construir e lançar o primeiro satélite com tecnologia portuguesa), coordenou um projeto da ESA-Portugal Task Force em formações de satélites (2003-2005), e outro projeto da FCT sobre controlo de atitude de pequenos satélites (1997-2000). Tem tido grande atividade na promoção da investigação e desenvolvimento em Robótica através de competições internacionais e coordenou um dos dois projetos europeus pioneiros nessa área (RoCKIn), sendo também membro do Technical Advisory Board da Mohamed Bin Zayed International Robotics Challenge (MBZIRC), que tem lugar nos Emirados Árabes Unidos bianualmente. É atualmente Trustee da RoboCup Federation, e foi organizador do RoboCup2004, realizado em Lisboa. Está frequentemente envolvido em atividades de promoção da Ciência e Tecnologia em Portugal, incluindo a organização do Festival Nacional de Robótica desde 2001. Destaca-se, neste área, a participação como orador e comentador convidado na Conferência “Admirável Mundo Novo – o Futuro Chegou Cedo Demais?”, organizado pela Fundação Francisco Manuel dos Santos, na Casa da Música, Porto, 2015. Foi também orador convidado na Assembleia da República na Conferência "Era Digital e Robótica: Implicações nas Sociedades Contemporâneas", em 2017. http://users.isr.tecnico.ulisboa.pt/~pal/