Phoenix (sonda)

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Concepção artística da sonda Phoenix aterrando em Marte.

Phoenix ou Phoenix Mars Lander é uma sonda espacial construída pela NASA, lançada o 4 de agosto de 2007 desde a base de Cabo Cañaveral com destino ao planeta Marte. Sua chegada produziu-se às 23:54 GMT do 25 de maio de 2008 e a missão foi estendida até o 10 de novembro de 2008.

O programa científico é um esforço conjunto entre universidades dos Estados Unidos, Canadá, Suíça, Dinamarca e Alemanha. Seu objectivo primário foi chegar a uma região próxima ao Pólo Norte marciano, despregar seu braço robótico e fazer prospecciones a diferentes profundidades para examinar o subsuelo.

Phoenix não é a primeira tentativa desta natureza, pois já em 1999 a sonda Mars Polar Lander levava o mesmo destino, quando se estrelló ao realizar a manobra de aterragem. Por outra parte, a missão Mars Surveyor Lander suspendeu-se dantes de partir em 2001. Dois dos instrumentos desenhados para esta última renovaram-se e incorporado a Phoenix. O nome de Phoenix (Fénix, em espanhol), elegeu-se para indicar de forma metafórica o renacimiento destas duas missões.

A diferença dos três últimos descensos com sucesso de sondas da NASA em Marte (Mars Pathfinder, Spirit e Opportunity), que utilizaram carteiras de ar para amortecer o impacto com o solo, Phoenix volta ao descenso com pequenos foguetes similares aos que levavam faz três décadas as duas sondas Viking para posar no solo marciano depois do início do descenso com paracaídas.

Lançamento e aterragem

O lançamento produziu-se o 4 de agosto de 2007 em um foguete Delta 7925, desde Cabo Cañaveral. A sonda só teve que fazer uma correcção de trajectória o 10 de agosto para se pôr rumo a Marte. Sua chegada a Marte produziu-se às 23:54 GMT do 25 de maio de 2008.

Objectivos da missão

O Phoenix amartizó em um lugar chamado Green Valley.

A missão tem vários objectivos:

Determinar se teve ou pôde ter vida em Marte.
Caracterizar o clima de Marte.
Estudo da geologia de Marte.
Efectuar estudos da história geológica da água, factor finque para decifrar o passado das mudanças climáticas do planeta.

A missão principal deveria durar 90 dias marcianos, uns 92 dias terrestres aproximadamente. Depois da descoberta de gelo de água, decidiu-se prolongar a missão mais cinco semanas, para acabar finalmente o 10 de novembro de 2008.

O aterrizador

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A nave consiste em um octágono. Mede 5,5m de longo com os painéis solares despregados, 2,2 m de longitude desde abaixo. A coberta da nave mede 1,5m. A massa da sonda é de 350 kg, 55kg é de instrumentos científicos. A electricidade foi obtida pelo uso de 2 painéis solares em forma de decágonos desplegables,e com uma superfície total de 4,2m. A electricidade é acumulada em 2 baterías de ion de litio com capacidade de 25 amp/h. A propulsão usou-se para frear a nave durante seu descenso. Usou-se 12 propulsores de hidracina . Doze motores montados na borda inferior da nave são para frear a queda com um empurre de 293N. Tinham 2 tanques de hidracina na parte inferior da sonda. O controle de atitude determinou-se usando um altímetro de radar para medir a altitude,e uma unidade de medida inercial, integrado de giroscopios de anel laser para medir a rapidez da orientação, e acelerómetros para medir velocidades. O controle térmico usou-se para manter a temperatura exacta na nave para sua operação. Usou-se calentadores eléctricos, termostatos, sensores de temperatura e mantas térmicas aislantes. As telecomunicações faziam-se em banda UHF de 300 a 1.000 MHz. A nave enlaça-se com outras naves na órbita marciana. O componente principal é uma antena de hélice e uma antena monopolo, montadas na coberta. A velocidade de envio de dados é de 8.000, 32.000 ou 128.000 bits/s e a de recepção de 2.000 bits/s. A nave é dirigida por um computador PowerPC e um processador IBM RAD6000 para o controle e manejo de dados. A memória flash interna é de 74 Mb. O software de voo é para controlar a nave, processar os comandos, gerir dados, etc. com numerosas aplicações; e é capaz de resolver problemas na nave.

Instrumentos

Câmara stereo SSI construída pela Universidade de Arizona.

O terreno anexo ao Phoenix mostra polígonos formados pelo permafrost.

RA (Robotic Arm) - É o braço robótico que escava as limpas para extrair as mostras do subsuelo marciano e depositar nos instrumentos de análise TEGA e MECA. Mede 2.35 m, e permite escavar limpas de 0.5 m de profundidade. A capa de gelo encontrou-se a 4 cm de profundidade. Este braço foi provado com sucesso no Vale da Morte já que esperava-se que a dureza do solo ali fosse similar à que se encontraram na zona de descenso em Marte.

RAC (Robotic Arm Camera) - A câmara encontra-se no braço robótico justo dantes da pá de excavación. Com esta câmara tomaram-se imagens próximas do solo da zona de aterragem. Também serviu para eleger e comprovar a correcta tomada das mostras. Também se usou para estudar a estrutura e as capas do interior da limpa.

MARDI (Mars Descent Imager) - É uma câmara que tomaria imagens da zona de descenso. Detectou-se uma possível falha na transmissão de dados críticos na fase de descenso se fosse activada, o que tem feito tomar a decisão de não a usar. MARDI é um dos instrumentos reciclados da Mars Polar Lander.

MET (Meteorological Station) - Esta estação meteorológica registou o clima de Marte na zona de aterragem. MET mede a pressão, e a temperatura, com termopares, a três alturas diferentes. Também dispõe de um instrumento chamado LIDAR que determina a composição e localização das partículas de pó e gelo da atmosfera marciana usando um laser.

SSI (Surface Stereo Imager) - É uma câmara panorámica estereográfica de alta resolução. Situa-se no extremo de um mastro de uns 2 metros de altitude. Utilizou-se para gerar imagens tridimensionais da zona de alcance do braço robótico para ajudar na decisão do melhor ponto de excavación. É capaz de observar em 12 bandas diferentes de frequência desde o visível até o infravermelho próximo. Também se utilizou para estudar algumas propriedades da atmosfera, como a opacidade, contido de vapor de água, etc. Outra utilidade foi a de observar à própria sonda para comprovar a deposición de pó sobre os painéis solares.

MECA (Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer) - Este instrumento realizou estudos complexos de mostras do solo marciano mediante a dissolução de mostras de solo com água, para determinar sua acidez ou alcalinidad (pH), o oxigénio e dióxido de carbono dissolvidos e a presença de certos minerales. Esta análise realizou-se em um dos quatro recipientes específicos de um sozinho uso. O instrumento também dispõe de microscopios ópticos e de força atómica para observar as mostras. Também conta com um sensor na ponta do braço robótico para realizar análise de resistência eléctica no interior da limpa. MECA foi um dos instrumentos desenhados inicialmente para a missão Mars Surveyor Lander.

TEGA (Thermal and Evolved Gás Analyzer) - TEGA é um espectrómetro de massas que analisa mostras do solo aquecidas até ser volatilizadas em gás. O instrumento consta de oito pequenos fornos de um sozinho uso que volatilizan mostras do solo. Depois de aquecer as mostras, estas estão a ser analisadas por um espectrómetro de massas que determina com grande precisão sua composição química e de isótopos . TEGA tem sido desenhado pela mesma equipa que desenho o espectrómetro de gases da Mars Polar Lander.

DVD do Phoenix

A sonda leva consigo um mini DVD chamado "The Phoenix DVD" desenhado pela Sociedade Planetaria. O conteúdo multimédia denomina-se Visões de Marte e compõem-no, entre outros, uma colecção de literatura sobre Marte, incluindo a obra de H. G. Wells «A guerra dos mundos» junto com a histórica transmissão de rádio de Orson Welles, os mapas realizados por Percival Lowell sobre os canais de Marte, «Crónicas Marcianas» de Ray Bradbury e «Marte verde» de Kim Stanley Robinson. Também contém mensagens dirigidos aos futuros navegadores e colonizadores de Marte de parte de Carl Sagan e Arthur C. Clarke. No final de 2006, a 'Sociedade Planetaria' reuniu um quarto de milhão de nomes de pessoas que o solicitaram em seu lugar site e os incluiu no disco.

Resultados

Animação de uma limpa escavada no dia 15 pela sonda Phoenix cerca do Pólo Norte de Marte. Uns trozos de gelo subliman no canto inferior esquerda.

O fim da missão, o 10 de novembro de 2008, marcou o início da interpretação detalhada dos dados obtidos. No entanto, alguns dos dados iniciais foram sobresalientes. O 19 de junho de 2008 a NASA afirmou que a sonda Phoenix encontrou gelo ao realizar uma excavación cerca do Pólo Norte de Marte. Uns trozos de gelo se sublimaron após ser desenterrados o 15 de junho pelo braço mecânico do robô.^[1]^[2]

Posteriormente determinou-se que o solo marciano —ao menos onde aterrou a sonda— é alcalino, com um pH (acidez) dentre 8 e 9 e análogo ao solo da superfície próxima nos vales da Antártida.^[3]

O 31 de julho, TEGA transmitiu os resultados de uma mostra de solo que ao princípio tinha tido problemas para introduzir em seu forno, como grande parte dela se aderia à pá do braço robótico. Segundo estes resultados, seu conteúdo era gelo de água, com o qual, ficou directamente confirmada sua presença em Marte. ^[4]^[5]

O 30 de setembro, Phoenix detectou neve na atmosfera de Marte, uma observação sem precedentes. Um instrumento laser concebido para analisar as interacções entre a atmosfera e a superfície do solo marciano, detectou neve proveniente de nuvens a 4,000 metros de altitude sobre Phoenix. Segundo as observações, os copos de neve se sublimaron dantes de chegar à superfície de Marte.^[6]

Experimentos realizados com os instrumentos de Phoenix, também revelaram rastros de reacções químicas entre minerales do solo marciano e água líquida no passado. Isto indica períodos no passado de Marte nos quais corria água líquida pelo solo. Os dados gerados pela sonda Phoenix também sugerem a presença de carbonato de calcio, o principal componente da rocha caliza. A maioria dos carbonatos e arcillas sobre a Terra formam-se com a presença de água líquida.

A análise de algumas imagens e dados mostra o que parecem ser gotas de água líquida salina que salpicaron as patas da sonda depois de sua aterragem.^[7]

Finalizando a missão

O 29 de outubro de 2008, perdeu-se o contacto com Phoenix para ser recuperado ao dia seguinte com a ajuda da sonda orbital Mars Odyssey.^[8] Ao que parece, a sonda entrou em modo seguro" ou "hibernación" devido à diminuição da luz solar conforme avança o inverno em Marte. A sonda foi reactivada mas a pouca energia solar disponível obrigou à desconexão da maioria dos calentadores necessários para a função dos sistemas mecânicos e electrónicos, bem como suspender todas as operações científicas, a excepção do monitoreo climatológico.^[9] Em dias posteriores, conseguiu-se estabelecer contacto a diário com Phoenix, mas só durante breves períodos de tempo ao amanhecer.^[10]^[11] Finalmente decidiu-se dar a missão por finalizada ao não se receber sinais dela, como era esperado com o avanço do inverno.^[12]^[13]