Proponha uma correção, faça uma sugestão
NASA prepara helicópteros marcianos capazes de ultrapassar a barreira do som
Os engenheiros do Jet Propulsion Laboratory, da NASA,fizeram as pás de um futuro helicóptero marciano atingir Mach 1,08 durante testes realizados em março passado numa câmara que simula a atmosfera do planeta vermelho. O desafio ficou mais feroz!
Esta noca criação fez com que as pás ganhassem 30% de sustentação. Este será o trunfo dos três aparelhos que partirão para Marte em dezembro de 2028.
NASA realizou 137 testes para simular Marte
Foi um verdadeiro trabalho de equipa e de longa duração levado a cabo por Jaakko Karras e pelos membros do Jet Propulsion Laboratory da NASA.
Foram realizados 137 ensaios no 25-Foot Space Simulator do JPL, na Califórnia.
Para reproduzir o ar marciano, tiveram primeiro de esvaziar a câmara e depois injetar dióxido de carbono à pressão pretendida. Um rotor de três pás chegou às 3.750 rotações por minuto, o equivalente a Mach 0,98 na extremidade das pás.
Foi então acionado um ventilador capaz de gerar ventos contrários cada vez mais violentos. Os engenheiros mediram Mach 1,08, sem qualquer rutura. Por precaução, parte da instalação foi revestida com placas metálicas, para o caso de uma pá se partir a mais de 1.000 km/h.
Atmosfera marciana obriga a velocidades extremas
O ar marciano representa apenas 1% da densidade da atmosfera terrestre. Com menos moléculas para deslocar, um rotor precisa de compensar com velocidade.
O Ingenuity, o primeiro aparelho de asas rotativas a voar noutro planeta em abril de 2021, nunca ultrapassou as 2.700 rotações por minuto durante os seus 72 voos.
As extremidades das suas pás limitavam-se a Mach 0,7, por razões de segurança.
Perto de Mach 1, as coisas podem tornar-se incontroláveis.
Recorda Jaakko Karras, numa referência a Chuck Yeager.
Bastaria uma simples rajada provocada por um redemoinho de poeira para empurrar os rotores do Ingenuity além da barreira do som, com consequências imprevisíveis para a sua estrutura em espuma revestida por material compósito.
Em Marte, o som desloca-se a cerca de 870 km/h, contra 1.223 km/h na Terra ao nível do mar. Esta diferença resulta do dióxido de carbono, do frio e da baixa pressão atmosférica.
Os engenheiros do JPL e do Ames Research Center tinham, por isso, de provar que uma pá conseguia ultrapassar esse limite sem se desintegrar em pleno voo.
Projeto SkyFall supera objetivos iniciais
A dimensão deste feito pode ser medida através da comparação com um helicóptero terrestre. Um Robinson R44, o modelo a pistão mais vendido do mundo, roda a 408 rotações por minuto. As suas pás atingem 215 m/s na extremidade, ou seja, Mach 0,63.
Os rotores SkyFall giram nove vezes mais depressa e impulsionam as extremidades das pás até aos 370 m/s. Em valor absoluto, é 1,7 vezes mais rápido do que um R44, apesar de utilizar pás muito mais curtas.
Foram avaliadas duas configurações. O rotor de três pás atinge Mach 0,98 às 3.750 rotações por minuto. O rotor de duas pás do projeto SkyFall, ligeiramente mais longo, aproxima-se já da barreira do som às 3.570 rotações por minuto.
Ambos ultrapassaram o objetivo inicial fixado em Mach 1,05. Shannah Withrow-Maser, aerodinamicista do Ames, acredita que ainda há alguns newtons de impulso por extrair dos dados.
Loading ...
E na Lua? Não há ar, logo não há helicópteros,
Tens razão… em parte. É verdade que na Lua não existe atmosfera significativa. E um helicóptero tradicional precisa de ar para gerar sustentação nas pás. Portanto, um helicóptero “normal”, como os usados na Terra, realmente não conseguiria voar na Lua.
Mas isso não significa que seja impossível voar noutros mundos sem usar exatamente o mesmo princípio. Por exemplo, e este exemplo de Marte diz-nos que existe uma atmosfera muito fina, e foi precisamente por isso que a NASA conseguiu fazer voar o helicóptero Ingenuity.
No que referiste, a Lua, exato, como não há ar, seriam necessárias outras tecnologias. Um heli poderia ser com propulsão a foguete, um sistemas de salto controlado, drones com microjatos ou até plataformas magnéticas/futuras soluções experimentais. São muitos os exemplos que já fazem parte de estudos e até de testes práticos.
Sem atmosfera (no vácuo) os helicópteros não podem ser usados.
Os módulos lunares provaram a eficiência dos motores hiperbólicos, que misturavam dois gases (um combustível e um comburente – aerozine 50 e tetróxido de nitrogénio). Entram em combustão postos em contacto um com outro, sem precisar de ignição, velas ou outro. Uns pequenos motores laterais que ejetavam gás faziam-nos deslocar lateralmente e rodar.
Com atmosfera, voar depende principalmente de dois factores principais: densidade do ar (1 na Terra, 1/100 em Marte, não existe na Lua) e da força da gravidade (1 na Terra, 0,38 em Marte e 0,16 na Lua).
Foste dizer o mesmo que eu disse.
Na Lua falas em helis e drones com propulsão a gás. Para quê ter pás que não servem para nada?
O detalhe da propulsão dos módulos lunares é porque muitos não fazem ideia como funcionavam e pensam em motores complicados.
O detalhe da gravidade da Lua é para mostrar que um módulo, a gás, tem facilidade em pousar e levantar (e deslocar-se, se for o caso) porque a gravidade da Lua é apenas 16% da da Terra. Será menos eficiente em Marte em que a gravidade é o dobro da da Lua, embora 32% da da Terra.
E, em Marte, os pequenos helicópteros funcionam, a energia solar. Na Lua, quem quiser voar, vai ter que levar os dois gases, porque lá não os arranja.
Só faltou mais um detalhe – como na Lua não há ar, o módulo lunar não precisou de ser aerodinâmico 🙂
Outras formas de propulsão … nos filmes há muitas.
Calma… tens aí muitas imprecisões!
Primeiro, dizer que “na Lua as pás não servem para nada” é uma simplificação enganadora. Num ambiente sem atmosfera, um helicóptero convencional realmente não funciona porque não existe ar para gerar sustentação. Mas isso não significa que qualquer veículo com hélices ou rotores seja inútil. Há projetos experimentais que usam rotores em combinação com propulsão própria ou para controlo de atitude. O problema não são “as pás”, é a ausência de fluido atmosférico.
Depois, comparar diretamente drones lunares com módulos lunares é misturar tecnologias diferentes. O módulo Apollo não “voava” como um drone ou helicóptero. Era essencialmente um foguetão controlado, baseado em reação de gases. Isso não é novidade nem simplificação pedagógica, é literalmente física newtoniana básica, isto é, ação e reação.
O argumento da gravidade também está incompleto. Sim, a gravidade lunar é cerca de 1/6 da terrestre, o que facilita descolar e aterrar. Mas o verdadeiro desafio operacional na Lua não é apenas a gravidade, é a ausência de atmosfera, as temperaturas extremas, o pó lunar abrasivo, a radiação e a eficiência energética. Reduzir a questão a “é fácil porque pesa menos” é simplificar demasiado.
Quanto a Marte, o exemplo do helicóptero Ingenuity contradiz parcialmente o próprio comentário. O Ingenuity funciona precisamente porque existe atmosfera marciana, embora muito rarefeita. Para compensar isso, as pás rodam a velocidades extremamente elevadas. Portanto, o ponto essencial não é “energia solar” versus “gás”, mas sim a existência de atmosfera suficiente para criar sustentação aerodinâmica.
E tens aí outro erro importante. Afirmar que “na Lua quem quiser voar tem de levar os dois gases”. Não necessariamente. Sistemas de propulsão podem usar monopropelentes, motores elétricos, iónicos ou outras soluções. Nem todos dependem de “dois gases”. Aliás, os próprios sistemas espaciais modernos usam várias arquiteturas diferentes.
Resumindo quanto à Lua:
1) Na Lua os rotores e pás – não servem absolutamente para nada. Se quiseres fazer voar um helicóptero ou um drone com um motor elétrico vais ficar colado ao chão.
2) Como o motor iónico/plasma também não funciona na superfície lunar (não tem força para levantar)
3) Na Lua só se consegue voar com motores de expansão de gás, sob forte pressão, fazendo-o sair disparado por um tubo, para trás. E sim, a gravide ser 16% da da Terra ajuda, muito.
Quanto ao gás, é um facto que em vez de dois (combustível e comburente) pode ser um (monopropelente). – mas um ou dois vai dar ao mesmo, têm que ser levados, e acabam-se. Lá mais para a frente, é que, encontrando água, o gás poderá ser o vapor de água (não confundir o gás vapor de água, transparente e invisível, com o “vapor” que sai da panela de pressão).
Vá… traz algo que não tenha sido dito. Acrescenta 😉
Acima acabei por admitir que – em vez de dois gases (combustível e comburente), ou seja bipropelente, para voar na Lua, podia ser um (monopropelente). Na verdade, para voar não dá, apenas para dar uns saltos. É uma como uma pistola de um gás altamente comprimido, que lança um jato de gás para dar impulso. Na preparação das missões Apollo ainda ensaiaram tais pistolas, mas desistiram. O sistema com dois gases, como no módulo lunar é mais simples, porque os gases não precisam de ser altamente comprimidos e provou ser eficiente.
Isso.
O helicóptero Ingenuity, que viajou acoplado à barriga do rover Perseverence, chegou a Marte em 30/07/2020:
“Originalmente para realizar apenas 5 voos de demonstração durante 30 dias, o Ingenuity superou todas as espectativas, completando 72 voos ao longo de quase três anos e provando que o voo controlado é possível na fina atmosfera marciana.
No último voo, em 18/01/2024, perdeu o contacto com o Perseverence durante a descida. Quando as imagens foram restabelecidas a NASA confirmou que as pás do rotor, em fibra de carbono, tinham sofrido danos irreparáveis durante o voo. Embora já não se desloque, foi convertido num “ponto estacionário” e continuará a recolher dados (como temperatura e imagens), enquanto tiver energia solar”.
O rover Perseverence continua a sua missão, assim como rover, o Curiosity, que chegou a Marte em novembro de 2011.
E o que acontece à amostras recolhidas pelo Perseverance? Transporta umas e enterrou outras. Estava prevista uma missão a Marte para as ir recolher – missão Mars Sample Return (MSR), missão conjunta da NASA e da Agência Espacial Europeia (ESA). Qual era o plano original:
– Lançar um Lander para Marte, transportando:
– Um pequeno foguetão (Mars Ascent Vehicle, MEV) para trazer as amostras. Seria a primeira descolagem de um foguetão a partir de outro planeta
– E pequenos helicópteros, derivados do Ingenuity, para as ir buscar as amostras se o Perseverence não as conseguisse entregar ao foguetão de regresso.
– Uma nave em órbita terrestre captava as amostras e trazia-as para a Terra.
Percebe-se bem a complexidade técnica disto. Na versão original os custos da missão podiam ultrapassar os 10 mil milhões de dólares. O Congresso dos EUA, foi cortando o financiamento, sucessivamente, o que reduzia a missão – e, em janeiro de 2026, cortou todo o financiamento do programa MSR existente, o que os analistas consideram o seu cancelamento.
De modos que o próximo capítulo pode saltar para as missões da SpaceX e a promessa de Musk da colonização de Marte,
– Uma nave em órbita – marciana – captava as amostras e trazia-as para a Terra. Era uma nave europeia.