Explorar um vale e cavernas em Marte, em busca de vida: esses são os objetivos da iniciativa de pesquisa alemã VaMEx. A Cátedra de Tecnologia Espacial da Universidade de Würzburg está envolvida.
Um enorme cânion se estende por Marte: Valles Marineris tem 3.000 quilômetros de comprimento, 600 quilômetros de largura e, em média, oito quilômetros de profundidade. Seu nome latino remonta ao orbitador de Marte “Mariner”, que descobriu o vale no início dos anos 1970.
Desde 2012, este maior cânion conhecido no sistema solar tem recebido atenção especial da Agência Espacial Alemã no Centro Aeroespacial Alemão (DLR). A iniciativa VaMEx visa desenvolver tecnologias-chave para exploração robótica deste terreno difícil em um enxame: O VaMEx – Valles Marineris Explorer consiste em dirigir, caminhar e voar drones que formam um sistema geral complexo.
A iniciativa VaMEx da agência espacial visa explorar os desfiladeiros e cavernas do cânion pela primeira vez. Ela também buscará vestígios de água líquida e, portanto, possivelmente, vida que possa existir lá em nichos protegidos. Para esse fim, o DLR quer levar um enxame de robôs autônomos e interconectados para Marte: eles operarão no solo, no ar e em cavernas, onde coletarão imagens e outros dados.
Cavernas como locais de alvo particularmente interessantes
É provável que haja várias cavernas no vale acidentado. Mesmo na paisagem aparentemente monótona da lua, pesquisadores da Itália e dos EUA descobriram recentemente a entrada de uma grande caverna.
Cavernas não são interessantes apenas como locais para bases lunares ou marcianas. Elas oferecem proteção contra radiação cósmica, temperaturas mais moderadas e, portanto, também um bom ambiente para a preservação da vida, que poderia ter surgido bilhões de anos atrás, quando as condições em Marte eram muito mais favoráveis.
Além da Cátedra de Tecnologia da Informação Aeroespacial na Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg, uma equipe da Cátedra de Tecnologia Espacial da JMU agora também está envolvida na exploração de Valles Marineris. Sua tarefa é desenvolver um conceito de comunicação para o enxame de robôs. Na atual terceira fase de desenvolvimento do VaMEx, a Agência Espacial Alemã no DLR está financiando o subprojeto na JMU com cerca de 1,5 milhão de euros.
Como o enxame de robôs é composto
“Demos ao nosso subprojeto o nome “VaMEx3-MarsSymphony” porque o objetivo é fazer com que os elementos individuais do enxame de robôs toquem juntos harmoniosamente como uma orquestra”, diz o líder do projeto, Professor Hakan Kayal. Na fase atual de desenvolvimento, o enxame inclui robôs móveis no ar e em terra, um gateway estacionário no solo que serve como um centro de comando para comunicação e um simulador de satélite para troca de dados com a Terra.
Quando os robôs no solo entram em cavernas, eles são protegidos da superfície de Marte e não podem se comunicar diretamente com o gateway. O conceito, portanto, também inclui estações repetidoras, que passam as imagens e dados gravados em uma cadeia de transporte – do robô na caverna para o gateway na superfície do planeta.
Tecnologia de Würzburg: Corpos de autorrotação
O enxame também inclui os chamados corpos de autorrotação: eles são lançados do ar e coletam dados enquanto deslizam suavemente para o chão. Eles alcançam o último graças ao seu design especial: os corpos alongados são construídos como sementes de bordo. Eles têm uma asa e giram em seu próprio eixo, permitindo que girem suavemente para baixo. Sua trajetória de voo pode ser controlada para que possam ser distribuídos por uma área maior e então usados como sensores, repetidores e redes de navegação.
O gerente de projeto da MarsSymphony, Clemens Riegler, está particularmente satisfeito com o uso dos corpos de autorrotação: ele ajudou a desenvolver os corpos em queda quando era estudante – desde 2016 no programa Rexus-Bexus da Agência Espacial DLR e no grupo universitário WüSpace eV de Würzburg, que permite que os alunos trabalhem em projetos aeroespaciais.
Riegler continua desenvolvendo o sistema de pouso em sua tese de doutorado: “É ótimo ver que o DLR está reconhecendo esse trabalho e que agora ele se tornou parte de um projeto para explorar Marte!”
Uma câmera celestial é integrada ao Gateway
A orquestra robótica de Marte tem outra característica única: o gateway estacionário será equipado com uma câmera que mantém um olho no céu marciano. “Todas as missões anteriores a Marte se concentraram na superfície do planeta, mas queremos olhar para cima pela primeira vez”, diz Hakan Kayal. E deve haver muito para observar lá: formação de nuvens, entrada de meteoros ou raios e outros fenômenos luminosos de curta duração.
Meteoritos do tamanho de uma bola de basquete parecem atingir Marte quase todos os dias: foi o que os pesquisadores concluíram a partir de dados sísmicos em junho de 2024. “Poderíamos comprovar isso ainda mais com dados se filmássemos a entrada de meteoritos com nossa câmera UAP e correlacionássemos esses eventos com os sinais sísmicos”, diz Hakan Kayal.
A abreviação UAP significa “Fenômenos Anômalos Não Identificados”. O nome da câmera é derivado de sua capacidade de usar inteligência artificial para detectar especificamente fenômenos celestes desconhecidos, como aqueles observados na Terra. A integração de um sistema de câmera para observação do céu no Gateway representa um passo significativo no desenvolvimento em direção a um sistema de detecção de fenômenos de curto prazo na atmosfera marciana e para pesquisa em UAPs. Com o MarsSymphony, a pesquisa de UAPs está sendo subsidiada com fundos federais pela primeira vez. O novo tipo de câmera de observação do céu também pode detectar UAPs em Marte no futuro.
Comunicação entre Gateway e Relay Satellite como um desafio
A comunicação entre os elementos descritos e o segmento espacial é um desafio fundamental na transmissão dos dados científicos obtidos. Devido à escassez de recursos, isso se aplica em particular à comunicação entre o gateway na superfície de Marte e os satélites de retransmissão em órbita.
Os módulos de pouso atuais usam atualmente a banda S ou X. No entanto, mudar da banda X para a banda Ka é um passo decisivo para aumentar a taxa de dados do canal de transmissão. O parceiro do projeto de Berlim, IQ Technologies for Earth and Space GmbH, desenvolverá, portanto, um transceptor com capacidade para banda Ka para uso em módulos de pouso e pequenos satélites interplanetários com base em seu sistema XLink comprovado em voo. Além do hardware do transceptor para sistemas interplanetários, o projeto também desenvolverá protocolos de transmissão personalizados e flexíveis.
Teste de Sistema 2025 com Missão Analógica na Terra
Se o enxame de robôs funciona conforme o planejado será testado durante uma missão analógica em 2025: os participantes simularão a missão a Marte na Terra, provavelmente em uma pedreira na Alemanha. A câmera UAP de Würzburg também desempenhará um papel importante nesta simulação: suas gravações de vídeo do céu fornecerão volumes de dados suficientemente grandes para testar a resiliência do sistema de comunicação.
Se a missão analógica der certo, qual seria o próximo passo? “Em um possível projeto de acompanhamento, o hardware teria que ser adaptado para uso em Marte”, explica Hakan Kayal. Porque as condições lá são severas: a atmosfera é fina, a temperatura média é de menos 63 graus Celsius e grandes tempestades de poeira varrem regularmente o planeta vermelho.
