NASA

Missão Artemis:

Entendendo o chão da Lua

Quanto contaminamos a superfície lunar quando pousamos nela? Ao descer uma espaçonave à superfície lunar, ela a pulveriza com água e outros gases liberados de seus motores, desacelerando para um pouso suave. Algumas coisas que a missão Artemis nos ensinará sobre viver e trabalhar em solo lunar.

Da Redação*

ASTROvia

18/10/2019

Detalhe de um footpad e sampler na superfície lunar com colher da nave Surveyor 3, fotografada pelos astronautas da Apollo 12 durante a sua segunda atividade extraveicular (EVA) na Lua. Créditos: NASA.

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Os humanos não tiveram muita oportunidade de trabalhar na Lua. Os 12 astronautas da missão Apollo que conseguiram explorar sua superfície registraram somente 80 horas no total do tempo de descoberta. A partir de seus breves encontros, e de extensas análises de amostras da Apollo e meteoritos lunares que foram encontrados na Terra, os cientistas aprenderam quase tanto quanto é possível aprender sobre o ambiente lunar sem muito contato com a sua superfície.

Agora, pela primeira vez, após meio século, as missões Artemis da NASA permitirão que cientistas e engenheiros examinem a superfície lunar de perto. Isso nos ensinará a nos mover com segurança através do solo lunar, conhecido como regolito. Também saberemos como construir uma infraestrutura nesse solo; e como manter os humanos seguros no espaço. As técnicas que os cientistas desenvolverão na Lua possibilitarão aos humanos explorar com segurança e sustentabilidade outros destinos, como Marte.

O que já aprenderemos sobre a superfície lunar

Quanto contaminamos a superfície lunar quando pousamos nela? Ao descer uma espaçonave à superfície lunar, ela a pulveriza com água e outros gases liberados de seus motores, desacelerando para um pouso suave. Assim, para os astronautas que estarão catalogando os suprimentos locais de água, esses contaminantes terrestres dificultarão a distinção entre a água da Lua e a água do escapamento do veículo. Também poderia fazer análises químicas enlameadas da superfície lunar e de sua atmosfera superfina, chamada de exosfera.

Para proteger a precisão da ciência na superfície, muitos cientistas estão construindo modelos de computador e experimentos de laboratório que podem ajudar a prever como o escape das espaçonaves afetará o ambiente lunar.

Parvathy Prem, uma cientista planetária do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, Maryland/EUA, projeta um software que simula o que acontece quando um veículo descarrega gases estranhos na Lua.

Suas simulações mostram que o escapamento de uma pequena espaçonave - do tamanho da sonda lunar Chang'e-3 Moon da China - pulveriza cerca de 300 quilos de água e outros gases a vários quilômetros do local de pouso.

Para um veículo de pouso mais pesado esta área provavelmente seria muito maior e isso poderia exigir que os astronautas se aventurem a muitos quilômetros de distância de sua base para colher amostras frescas de solo lunar. Por essa mesma razão, os astronautas das seis missões Apollo se afastaram a partir de algumas centenas de metros até dezenas de quilômetros de distância do Módulo de Comando.

Agora, Prem está desenvolvendo novas simulações para entender o que acontece com a água depois que é liberada no ambiente lunar. Permanece na exosfera e depois seria soprada ao espaço? Ela se acomodaria no regolito ou suas moléculas saltariam pela superfície?

“Estamos tentando construir um conjunto de soluções nas quais supomos coisas diferentes sobre as interações entre as moléculas de água e a superfície da Lua. Para que da próxima vez possamos observar uma aterrissagem e fazer medições teremos este conjunto de soluções que construímos e poderemos ver qual combina melhor para determinar rapidamente o que está acontecendo”, diz Prem.

Conceito artístico de 1969 retratando o Módulo Lunar Apollo 11 descendo para a superfície da Lua. Sem atmosfera, o escape do veículo se expande significativamente. Créditos: NASA / JSC.

Prem faz parte de uma equipe do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, que enviará um instrumento nos próximos anos em uma das bases de dados de Serviços de Carga Lunar Comercial da NASA para investigar essas questões. A equipe reunirá informações não apenas sobre a exploração da Lua, mas também da maneira como os cientistas coletarão amostras futuras de asteroides, em Marte e outros corpos. “Não vamos ser capazes de evitar a contaminação, mas precisamos saber quanto disso acontece para que possamos explica-la”, afirmou Prem.

Como trabalhar em solo que se comporta como farinha

Imagine mexer com uma colher na farinha. O regolito vai se comportar como a farinha de trigo, pois é comparável à areia da Terra, que é feita de rochas moídas pelo vento, chuva e outros elementos. Na Terra, cada grão de areia é envolvido por moléculas de ar que adicionam espaço entre elas. Como não há ar na Lua, o regolito é mais coeso, o que significa que seus grãos ficam grudados como os de farinha.

“Saber sobre as propriedades do regolito é importante para projetar futuras missões na Lua. Se os veículos quiserem percorrer longas distâncias pela superfície, e se os astronautas quiserem escavar o regolito para construir infraestruturas, cientistas e engenheiros precisam saber a melhor maneira de equipá-los”, diz Christine Hartzell, professora de engenharia aeroespacial da Universidade de Maryland em College Park.

Ela estuda o regolito na Lua e em asteroides, incluindo o Bennu, onde a espaçonave OSIRIS-REx está atualmente em órbita. “Se você está projetando algo para dirigir na praia, desenhará pneus muito grossos, porque eles têm que lidar com areia e se desloca por baixo da roda. Mas você projetaria pneus estreitos para uma bicicleta de estrada, porque ela passará por uma superfície realmente dura e uniforme. Na Lua, precisamos saber se vamos estar dirigindo sobre uma superfície de cascalho ou sobre uma duna de areia”, observou ela.

O regolito é feito de rochas soltas, seixos e poeira, e cobre toda a Lua. Distingue-se da areia de várias maneiras, além da coesão: ao contrário da areia, que é arredondada ao longo de eras pelo vento e pela água (dois fenômenos que não existem na Lua, seca e sem ar) os grãos do solo lunar são pontiagudos, potencialmente abrasivos aos trajes espaciais e equipamentos.

Partículas regolíticas coletadas da superfície da Lua durante as missões Apollo. Estes são fragmentos de rochas vulcânicas, e contêm muito de um mineral chamado plagioclásio, que é rico em cálcio e alumínio.

Créditos: Natalie Curran / NASA

O solo lunar também se torna eletrostaticamente carregado por partículas solares que se chocam contra a superfície da Lua. Isso faz com que ele fique preso ao equipamento, semelhante a como a roupa pode ficar grudada quando você a tira da secadora. De fato, ainda há regolitos presos aos trajes espaciais das missões Apollo.

Os astronautas que se deslocam pela superfície também podem amplificar forças eletrostáticas, semelhantes a alguém construindo eletricidade estática depois de embaralhar em um piso acarpetado. Sua atividade pode fazer com que partículas de poeira da superfície levitem até 10 metros, estima Hartzell.

Se os astronautas encontrarem nuvens de pó pegajoso, cientistas e engenheiros precisam estar preparados para lidar com isso. Segundo Hartzell, “Queremos saber o que acontece com a poeira quando ela para de levitar. Como se instala, e isso pode danificar a mecânica de um veículo lunar? Ou ele seria depositado em instrumentos ópticos e, então, faria com que tudo parecesse nublado? A exploração robótica da superfície nos próximos anos ajudará aos cientistas a responder a algumas dessas perguntas, preparando o envio de astronautas”, afirmou a cientista.

Detalhe do polo sul da Lua mostrando onde os dados de refletância e temperatura indicam a possível presença de gelo de água na superfície. Créditos: Estúdio de Visualização Científica da NASA.

Quanta água existe e onde

Na última década, os instrumentos da sonda orbital Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) da NASA e de outras espaçonaves retornaram com evidências de água na Lua. A água líquida não é estável na superfície da Lua, mas há evidências de moléculas de água que saltam na superfície e na atmosfera; gelo de água nos polos; e quantidades muito pequenas de água presas dentro da estrutura de algumas das rochas e minerais da Lua.

Qualquer que seja sua forma por lá, a água é crítica. Os astronautas da Artemis precisarão bebê-la, além de seus componentes, oxigênio e hidrogênio, que serão usados para respirar e para produzir combustível de foguete para viagens espaciais profundas.

As reservas de água lunares mais promissoras parecem estar nas crateras permanentemente sombreadas nos polos, que estão entre os lugares mais frios do sistema solar e, portanto, boas para preservar coisas como a água; assim os cientistas esperam. Isso, além da abundante luz do sol, é o motivo pelo qual o Polo Sul da Lua é a região alvo da missão humana da Artemis.

O desafio é que, na maior parte, os instrumentos de sensoriamento remoto podem detectar a água, ou seus componentes químicos, em uma camada relativamente rasa da superfície. Isso levanta a questão de saber se essa será toda a água disponível para os humanos ou se seria apenas a ponta de um iceberg. Os astronautas da Artemis precisarão cavar abaixo da superfície para descobrir.

* Com informações da NASA, e tradução/adaptação de Pepe Chaves para Via Fanzine e ASTROvia.

- Imagens: NASA / JPL-Caltech.

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