Fernando Alcoforado*
Este artigo tem por objetivo apresentar os avanços científicos e tecnológicos relacionados com a exploração do planeta Marte e sua colonização pela humanidade no futuro como local alternativo de fuga de seres humanos visando sua sobrevivência como espécie contra ameaças internas e externas ao planeta Terra. A NASA enviou recentemente para Marte o rover Perseverance, um veículo construído para dirigir em terrenos acidentados extraterrestres e conduzido por controle remoto da Terra. O Perseverance tem quase o mesmo tamanho de um pequeno veículo utilitário esportivo, pesa uma tonelada, conta com algumas tecnologias comprovadas que devem garantir que chegue a um ponto seguro na superfície de Marte tendo como principal objetivo determinar o potencial de vida antiga neste planeta. Para isso, o robô buscará sinais de condições habitáveis em Marte, além de procurar por vida microbiana que possa ter existido quando havia água por lá. O rover Perseverance pousou com sucesso em fevereiro de 2021 em uma grande cratera de formação chamada Jezero, que apresenta características típicas de um lago e o delta de um rio que existiram em Marte há bilhões de anos. Os cientistas têm motivos para cogitar que, se um dia houve vida no planeta Marte, este é um dos locais onde ela poderia ter sido abundante. Para procurar estes sinais, o rover Perseverance usará uma broca capaz de coletar amostras das rochas e solos mais promissores.
A NASA planeja realizar uma missão futura para trazer essas amostras à Terra, mas mesmo antes disso o rover Perseverance poderá enviar dados científicos sobre o que encontrar por lá, permitindo aos cientistas sua análise preliminar. A missão do rover Perseverance tentará demonstrar, também, tecnologias que possam ser utilizadas em futuras missões humanas em Marte, incluindo testar um método para produzir oxigênio na atmosfera marciana. Também haverá testes para identificar recursos como água subterrânea. Um dos principais objetivos da missão do Perseverance em Marte é a astrobiologia, incluindo a busca por sinais de vida microbiana antiga. O rover Perseverance caracterizará a geologia do planeta e o clima anterior, abrindo caminho para a exploração humana do Planeta Marte e será a primeira missão a coletar e armazenar rochas e regolitos marcianos (rochas quebradas e poeira). As missões subsequentes da NASA, em cooperação com a ESA (Agência Espacial Européia), enviarão espaçonaves a Marte para coletar essas amostras seladas da superfície e devolvê-las à Terra para uma análise aprofundada. Apesar das promessas, só descobriremos o verdadeiro alcance das descobertas do Perseverance quando as amostras coletadas no planeta vermelho retornarem à Terra. Isso acontecerá depois que a missão terminar, daqui a dois anos.
Além do rover Perseverance, foi enviado a Marte o helicóptero Ingenuity para uma demonstração inédita de tecnologia de voo autônomo em outro planeta. No dia 19 de abril de 2021 passado, o Ingenuity Helicopter da NASA se tornou a primeira aeronave da história a fazer um vôo motorizado e controlado em outro planeta. Ingenuity alcançou um feito da exploração espacial antes considerado impossível que foi o de realizar um voo no planeta Marte. O helicóptero Ingenuity de 1,8 kg movido a energia solar começou a decolar e subiu até sua altitude máxima prescrita de 3 metros e se manteve no ar por 30 segundos. Em seguida, desceu, tocando a superfície de Marte após registrar um total de 39,1 segundos de vôo. A demonstração de vôo inicial do Ingenuity foi autônoma, pilotada por sistemas de orientação, navegação e controle a bordo, executando algoritmos desenvolvidos pela equipe da NASA. O Ingenuity é um teste experimental de engenharia para verificar a possibilidade de voar em Marte. O Ingenuity é um helicóptero que parece um drone com seis motores e um rotor que foi feito extremamente leve e recebeu o poder de girar as pás extremamente rápido, a mais de 2.500 rotações por minuto para este voo em particular devido ao ar rarefeito de Marte.
Para efeito de comparação, o rotor principal de um helicóptero na Terra tem em geral velocidade de rotação que varia de equipamento para equipamento que vai de 250 até 400 rotações por minuto e o rotor de cauda pode variar entre 700 e 900 rotações por minuto. O trabalho do motor de um helicóptero consiste em manter exatamente a mesma rotação em rotações por minuto do rotor principal em todos os regimes do voo: pouso, decolagem, pairado. A rotação em rotações por minuto dos rotores não pode ser alterada. O helicóptero Ingenuity da NASA conseguiu realizar uma façanha incrível em outro mundo porque este primeiro vôo estava cercado de muitas dúvidas porque Marte tem uma força de gravidade significativamente menor – um terço da gravidade da Terra – e uma atmosfera extremamente rarefeita com apenas 1% da pressão na superfície em comparação com o planeta Terra. Isso significa dizer que existem relativamente poucas moléculas de ar com as quais as duas pás do rotor do helicóptero de 1,2 metros de largura do Ingenuity podem interagir para alçar o vôo. Estacionado a cerca de 64,3 metros de distância do Ingenuity, o rover Perseverance não apenas atuou como um retransmissor de comunicação entre o helicóptero e a Terra, mas também registrou as operações de voo com suas câmeras.
É oportuno observar que Marte vem sendo explorado há cerca de 60 anos. Os Estados Unidos e a União Soviética tentaram durante a Guerra Fria repetidas vezes orbitar o Planeta Vermelho com um satélite e pousar com uma sonda. Mais tarde, foi a vez de os rovers caminharem por lá, mas um longo caminho de muitos erros e acertos foi necessário até chegarmos ao nível atual. No artigo de Danielle Cavalcante sob o título Exploração de Marte: que sondas, rovers e landers já foram enviados para lá?, publicado no website <https://canaltech.com.br/espaco/exploracao-de-marte-que-sondas-rovers-e-landers-ja-foram-enviados-para-la-180134/>, informa sobre o trabalho das várias sondas, rovers e landers enviados a Marte nos últimos 60 anos. O artigo Mars Exploration Rovers publicado no website <https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/mars-exploration-rovers/> informa que a missão Mars Exploration Rovers ou Veículos Exploradores de Marte da NASA consiste no envio a Marte de veículos (rovers) geológicos equipados com diversos instrumentos modernos capazes de se locomover para exploração do meio ambiente marciano. Cada veículo deve ser transportado em seu próprio foguete e pousar em Marte.
Em janeiro de 2004, dois robôs ou rovers chamados Spirit e Opportunity pousaram em lados opostos do planeta vermelho. Esses exploradores robóticos viajaram por quilômetros pela superfície marciana, levantaram a geologia de campo e fizeram observações atmosféricas. Carregando conjuntos idênticos e sofisticados de instrumentos científicos, os dois rovers encontraram evidências de antigos ambientes marcianos onde existiam intermitentemente umidade e condições habitáveis. O primeiro entre os objetivos científicos da missão era pesquisar e caracterizar uma ampla gama de rochas e solos em busca de pistas sobre a atividade hídrica anterior em Marte. Os rovers foram direcionados para locais em lados opostos de Marte que pareciam ter sido afetados por água líquida no passado. O Spirit pousou na cratera Gusev, um possível antigo lago em uma cratera de impacto gigante. O Opportunity pousou em Meridiani Planum, um lugar onde depósitos minerais sugeriam que Marte teve uma história úmida.
Mais recentemente, a NASA enviou o rover Curiosity em 2011 que foi o primeiro pouso realizado em Marte com a ajuda de um paraquedas e, momentos antes do contato com o solo, houve disparo de foguetes para diminuir a velocidade de descida. O rover Curiosity pousou sobre as rodas, a corda foi cortada e o módulo de pouso voou para cair a uma distância segura, assim como fez a missão do Perseverance. O Curiosity continua operacional até hoje com o objetivo de estudar a habitabilidade do planeta Marte e sua areologia — ciência análoga à geologia terrestre. No início de sua missão, as ferramentas científicas do Curiosity encontraram evidências químicas e minerais de ambientes habitáveis no passado marciano na cratera Gale.
Em 2013, a NASA enviou a sonda MAVEN (Mars Atmospheric and Volatile EvolutioN) que ainda está coletando medições da atmosfera marciana para ajudar a entender as complexas mudanças climáticas no Planeta Marte. A missão poderá ajudar a finalmente compreender como Marte perdeu sua atmosfera no passado. Há muito tempo, Marte possuiu uma atmosfera capaz de manter água no estado líquido em sua superfície, o que é necessário para o desenvolvimento da vida como a conhecemos. Contudo, algum fenômeno ocorreu para que o planeta perdesse boa parte da atmosfera e, consequentemente, sua capacidade de ter água estável na superfície. O MAVEN fornece informações sobre como e com que velocidade os gases atmosféricos vazam atualmente para o espaço — isso torna a MAVEN a primeira nave a fazer medições diretas da atmosfera marciana.
Em 2016, a Missão ExoMars fruto de uma parceria entre a ESA (Agência Espacial Europeia) e a Roscosmos tinha como objetivo principal buscar por sinais de vida antiga em Marte tendo sido projetada para mapear a atmosfera marciana e analisar o metano e outros traços de gases presentes por lá, já que eles podem ser evidências de vida ou atividade geológica. Em 2018, a NASA enviou a sonda Insight para estudar o interior do Planeta Vermelho através de instrumentos geofísicos bastante sofisticados. A sonda é capaz de detectar os processos de formação de Marte, além de medir os “sinais vitais” do planeta — especificamente através da sismologia, medições de fluxo de calor e rastreamento de precisão. Essa missão inclui, também, câmeras a bordo da sonda. A sonda Insight é capaz de utilizar um mecanismo que permite escavar cada vez mais fundo no solo para medir como o calor flui sob a superfície marciana. Deste modo, os cientistas buscarão saber mais sobre a composição do planeta Marte e como ela evoluiu ao longo do tempo.
Em 2020, a China lançou a missão Tianwen-1 e, em fevereiro de 2021 se tornou parte do grupo de nações que conseguiram colocar uma sonda na órbita de Marte. A missão inclui uma sonda orbital, um módulo de pouso estacionário e um rover, que têm o objetivo de estudar a geologia do Planeta Marte, além de aprender mais sobre o que haveria abaixo da superfície marciana. O rover, que ainda não fez seu pouso, foi projetado para durar 90 dias, mas sua missão pode ser estendida caso funcione por mais tempo. Uma vez em solo, ele começará a estudar a presença atual e antiga de água, a estrutura interna do planeta, a identificação de minerais e diferentes tipos de rochas na superfície e a análise do ambiente na atmosfera de Marte. A missão tentará pousar seu rover em Marte em maio deste ano. Ainda em 2020, a sonda Hope Mars dos Emirados Árabes Unidos foi lançada com o objetivo de estudar a atmosfera marciana, incluindo o sistema climático de Marte ao longo do ano. A sonda Hope Mars conta com uma câmera sensível a comprimentos de onda ópticos e ultravioletas e um espectrômetro ajustado ao infravermelho e à luz ultravioleta desenvolvidas para fazer medições simultâneas. Assim, os cientistas poderão juntar esses dados, cruzando-os, já que corresponderão aos mesmos instantes em que foram coletados.
Do que se conhece de Marte, este planeta não apresenta qualquer evidência de possuir um campo magnético estruturado global similar ao da Terra que nos protege dos raios cósmicos e dos ventos solares e essa ausência pode ter sido a grande responsável pela perda da atmosfera marciana. Marte perdeu sua magnetosfera há 4 bilhões de anos, mas possui pontos de magnetismo induzidos localmente. Marte não possui um campo magnético global que guie as partículas carregadas que entram na atmosfera, mas tem múltiplos campos magnéticos em forma de guarda-chuva, principalmente no hemisfério sul, que são remanescentes de um campo global que decaiu bilhões de anos atrás. Em comparação com a Terra, a atmosfera de Marte é muito rarefeita. O solo marciano é ligeiramente alcalino e contém elementos como magnésio, sódio, potássio e cloro que são nutrientes encontrados na Terra e são necessários para o crescimento das plantas. As temperaturas de superfície de Marte variam de −143 °C (no inverno nas calotas polares) até máximas de 35 °C (no verão equatorial). Marte tem as maiores tempestades de poeira do Sistema Solar. Estas podem variar de uma tempestade sobre uma pequena área até tempestades gigantescas que cobrem todo o planeta. Elas tendem a ocorrer quando Marte está mais próximo do Sol quando aumenta sua temperatura global.
É sabido, também, que água líquida não poderia existir na superfície de Marte devido à baixa pressão atmosférica, que é cerca de 100 vezes mais fraca do que a da Terra. As duas calotas polares marcianas parecem ser feitas em grande parte de água. O volume de água congelada na camada de gelo do polo sul, se derretido, seria suficiente para cobrir toda a superfície do planeta a uma profundidade de 11 metros. Houve a detecção do mineral jarosita, que se forma somente na presença de água ácida, demonstrando que a água já existiu em Marte. A perda de água de Marte para o espaço resulta do transporte de água para a atmosfera superior, onde é dissociada ao hidrogênio e foge do planeta devido à sua fraca gravidade. Marte possui as estações do ano parecidas com as da Terra, devido às inclinações semelhantes de eixos de rotação dos dois planetas. As durações das estações marcianas são cerca de duas vezes as da Terra, já que Marte está a uma maior distância do Sol, o que leva o ano marciano a ter duração equivalente a cerca de dois anos terrestres.
Todo este esforço que está sendo realizado de exploração do planeta Marte visa sua colonização no futuro. A NASA pretende enviar humanos em missões para Marte até 2030, mas enfrenta inúmeros desafios. Artigo sob o título 7 Desafios da Vida Humana em Marte, publicado pelo National Geographic no website <https://www.natgeo.pt/espaco/2018/11/7-desafios-da-vida-humana-em-marte>, informa que há alguns fatos que podem atrasar ou dificultar a missão de colocar humanos a viverem em Marte até 2030. O primeiro desafio consistiria na dificuldade dos seres humanos ficarem à superfície de Marte devido à quase inexistente atmosfera em Marte que, em consequência da radiação cósmica e os ventos solares, ficariam desprotegidos podendo desenvolver cânceres. Uma alternativa seria os seres humanos ficarem no subsolo de Marte. O segundo desafio é o de que a geologia de Marte dificulta a plantação de espécies de plantas.
O terceiro desafio à vida humana em Marte é o da existência de muito pó fino de tempestades frequentes de poeira. Quem viver no subsolo de Marte, tem de sair à superfície para limpar o pó sobre os rovers, de vez em quando, porque as tempestades de areia impedem o recarregamento das baterias através da energia solar. Além disso, este pó devido à sua espessura extremamente fina, infiltra-se facilmente nas roupas espaciais. O quarto grande desafio resulta do fato de que, para cada 2 quilogramas de objetos, são necessários 130 quilogramas de foguete que restringe a quantidade de material enviado em cada voo e aumenta exponencialmente o custo das missões. A maior parte dos foguetes leva uma carga útil (por carga útil entendem-se pessoas e objetos) de 1.5 % do seu tamanho total.
O quinto desafio à vida humana em Marte é representado pelo fato de a viagem para Marte ainda demorar cerca de oito meses que implica uma grande quantidade de combustível, de alimentos e de material de apoio para as equipes das missões diferentemente da Lua, por exemplo, que demora apenas 3 dias. O sexto desafio coloca como exigência os astronautas serem testados e escolhidos meticulosamente para aguentar os desafios físicos e sociais que esta viagem implica. Finalmente, o sétimo desafio resulta do fato de Marte ter sempre uma temperatura negativa que exigiria pensar-se em criar um genoma capaz de tornar os seres humanos capazes de suportar condições extremas e sobreviver em Marte. Não existem organismos orgânicos à superfície de Marte, mas podem haver no subsolo e nada nos garante que não irão competir com os organismos que se possam enviar da Terra para lá.
O fato de não existir vida em Marte demonstra que ainda não estão reunidas as condições para os seres humanos lá sobreviverem. Marte 2030 parece ainda uma realidade distante e antes de pensarmos em lá viver, temos de conhecer mais sobre este planeta. Conhecido por ter planos ambiciosos, Elon Musk criou a SpaceX em 2002 e a empresa foi a primeira a pôr um foguete em órbita e trazê-lo de volta para mais um voo. O sonho de Musk é colonizar Marte até 2030, mas reconheceu que a construção de uma cidade autossuficiente em Marte não será tarefa simples. Durante a conferência virtual “Humans to Mars”, realizada recentemente, Musk afirmou que a colonização do planeta vermelho será difícil e perigosa, e deve levar pelo menos mais trinta anos.
A NASA está desenvolvendo 6 tecnologias para enviar humanos a Marte cuja informação está disponível no website <https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/6_Technologies_NASA_is_Advancing_to_Send_Humans_to_Mars>. Estas 6 tecnologias são as seguintes: 1) Sistemas de propulsão poderosos para nos levar mais rápido até Marte e de lá para a Terra – Os astronautas com destino a Marte viajarão cerca de 225,3 milhões de quilômetros no espaço profundo. Os avanços nas capacidades de propulsão são a chave para chegar ao nosso destino o mais rápido e seguro possível; 2) Escudo térmico inflável para pousar astronautas em outros planetas – O maior veículo espacial que pousou em Marte tem o tamanho de um carro, e enviar humanos a Marte exigirá uma espaçonave muito maior. Novas tecnologias permitirão que espaçonaves mais pesadas entrem na atmosfera marciana, se aproximem da superfície e pousem perto de onde os astronautas desejam explorar; 3) Roupas espaciais marcianas de alta tecnologia – Os trajes espaciais são essencialmente naves espaciais personalizadas para astronautas. O mais recente traje espacial da NASA é de tão de alta tecnologia cujo design modular foi projetado para ser evoluído para uso em qualquer lugar do espaço; 4) Casa marciana e laboratório sobre rodas – Para reduzir o número de itens necessários para pousar na superfície de Marte, a NASA vai combinar a primeira casa e veículo marcianos em um único veículo espacial completo com ar respirável; 5) Energia ininterrupta – Da mesma forma como usamos eletricidade para carregar nossos dispositivos na Terra, os astronautas precisarão de uma fonte de alimentação confiável para explorar Marte. O sistema precisará ser leve e capaz de funcionar independentemente de sua localização ou do clima no Planeta Vermelho; e, 6) Comunicações a laser para enviar mais informações para a Terra – As missões humanas a Marte podem usar lasers para ficar em contato com a Terra. Um sistema de comunicação a laser em Marte poderia enviar grandes quantidades de informações e dados em tempo real, incluindo imagens de alta definição e feeds de vídeo.
São imensos os desafios para colonizar Marte, mas todo esforço deve ser realizado para tornar este planeta um local habitável alternativo para os seres humanos diante das ameaças à sua sobrevivência no planeta Terra com a ocorrência da mudança climática catastrófica e de erupção de vulcões que possa levar à extinção dos seres humanos como já ocorreu no passado, a colisão de planetas órfãos com o planeta Terra, a emissão de raios gama por estrelas supernovas que possa levar à extinção da vida na Terra como já ocorreu no passado e o contínuo afastamento da Lua em relação à Terra e suas catastróficas consequências sobre o clima da Terra que exijam a fuga para Marte. Os desafios para colonizar Marte precisam ser superados para tornar este planeta uma alternativa de fuga para a humanidade quando for necessário.
* Fernando Alcoforado, 81, condecorado com a Medalha do Mérito da Engenharia do Sistema CONFEA/CREA, membro da Academia Baiana de Educação, engenheiro e doutor em Planejamento Territorial e Desenvolvimento Regional pela Universidade de Barcelona, professor universitário e consultor nas áreas de planejamento estratégico, planejamento empresarial, planejamento regional e planejamento de sistemas energéticos, é autor dos livros Globalização (Editora Nobel, São Paulo, 1997), De Collor a FHC- O Brasil e a Nova (Des)ordem Mundial (Editora Nobel, São Paulo, 1998), Um Projeto para o Brasil (Editora Nobel, São Paulo, 2000), Os condicionantes do desenvolvimento do Estado da Bahia (Tese de doutorado. Universidade de Barcelona,http://www.tesisenred.net/handle/10803/1944, 2003), Globalização e Desenvolvimento (Editora Nobel, São Paulo, 2006), Bahia- Desenvolvimento do Século XVI ao Século XX e Objetivos Estratégicos na Era Contemporânea (EGBA, Salvador, 2008), The Necessary Conditions of the Economic and Social Development- The Case of the State of Bahia (VDM Verlag Dr. Müller Aktiengesellschaft & Co. KG, Saarbrücken, Germany, 2010), Aquecimento Global e Catástrofe Planetária (Viena- Editora e Gráfica, Santa Cruz do Rio Pardo, São Paulo, 2010), Amazônia Sustentável- Para o progresso do Brasil e combate ao aquecimento global (Viena- Editora e Gráfica, Santa Cruz do Rio Pardo, São Paulo, 2011), Os Fatores Condicionantes do Desenvolvimento Econômico e Social (Editora CRV, Curitiba, 2012), Energia no Mundo e no Brasil- Energia e Mudança Climática Catastrófica no Século XXI (Editora CRV, Curitiba, 2015), As Grandes Revoluções Científicas, Econômicas e Sociais que Mudaram o Mundo (Editora CRV, Curitiba, 2016), A Invenção de um novo Brasil (Editora CRV, Curitiba, 2017), Esquerda x Direita e a sua convergência (Associação Baiana de Imprensa, Salvador, 2018, em co-autoria) e Como inventar o futuro para mudar o mundo (Editora CRV, Curitiba, 2019).
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