O rover Perseverance da NASA pousou comsucesso em marte, no dia 18 de fevereiro de 2021, iniciando sua exploração robótica do Planeta Vermelho. MEDLI2 foi uma das tecnologias cruciais no aeroshell protetor do rover que ajudou a documentar a entrada, descida e pouso (EDL) da espaçonave. Todos os dados do MEDLI2 foram armazenados no Perseverance para transmissão à Terra após um pouso bem-sucedido.

O papel da MEDLI2 era coletar dados críticos sobre o ambiente hostil durante a entrada do Perseverance na atmosfera do planeta. Incluía três tipos de sensores – termopares, sensores de fluxo de calor e transdutores de pressão – que mediam calor e pressão extremos durante a entrada. Ele também continha componentes eletrônicos e hardware para registrar as cargas térmicas e de pressão experimentadas durante a entrada e através do lançamento do paraquedas.

MEDLI2 usou suas medições para determinar o aquecimento e as forças atmosféricas que ocorreram no escudo térmico e na concha posterior. Juntos, esses dois componentes formam o aeroshell, que abrigou e protegeu o rover Perseverance durante o cruzeiro para Marte e EDL.

O MEDLI2 foi ligado cinco horas antes dos “7 Minutos de Terror” ou da descida final de 7 minutos até Marte . Isso deu tempo para que os componentes eletrônicos do MEDLI2 estabilizassem a temperatura e medissem as condições iniciais antes da entrada. A equipe ficou aliviada ao receber a indicação de que o MEDLI2 foi ativado com sucesso. A equipe continuou a monitorar os dados de entrada ao longo desta fase de cinco horas da costa antes da entrada.

A maioria dos sensores MEDLI2 e os componentes eletrônicos primários foram montados no escudo térmico Mars 2020. Cerca de 10 segundos após o paraquedas supersônico ser lançado, o MEDLI2 foi desligado pela última vez, pois havia concluído seu trabalho. Como é fundamental que o escudo térmico seja separado para permitir que o rover Perseverance seja extraído do veículo de entrada, foi necessário que o MEDLI2 fosse desligado alguns segundos antes da separação para evitar problemas de energia elétrica. O arnês conectando o escudo térmico e o escudo traseiro foi então cortado pelo disparo de um cortador de fogo, e o escudo térmico foi derrubado.

“Não encontramos nenhum problema com a separação”, disse Henry Wright, gerente de projeto MEDLI2 no Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia. “O escudo térmico separou-se de forma limpa do veículo de entrada do Mars 2020. O hardware MEDLI2 era claramente visível no escudo térmico quando ele caiu em direção à superfície de Marte. Bom trabalho! ”

O Perseverance também retornou “dados de eventos críticos” em tempo real durante o EDL. Ele incluía um subconjunto dos dados MEDLI2 que permitiam observações sobre o que o veículo de entrada estava experimentando enquanto a entrada estava acontecendo. Três dias após o pouso bem-sucedido do Perseverance, os dados restantes do MEDLI2 foram transmitidos de volta à Terra e a próxima fase do projeto começou: análise de dados e reconstrução de desempenho.

“Os dados devolvidos são fascinantes. É como ter uma visão panorâmica do que está acontecendo com o aeroshell enquanto ele voa pelos céus de Marte. Os sinais do sensor MEDLI2 são tão claros que podemos detectar imediatamente fenômenos interessantes e eventos cruciais ”, disse Todd White, investigador principal do MEDLI2 no Ames Research Center da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia.

Os dados coletados do MEDLI2 também fornecem medições que serão usadas para determinar as propriedades da atmosfera pela qual o veículo de entrada do Mars 2020 voou. MEDLI2 fornece dados de observação EDL essenciais para entender quanta margem permaneceu na entrada de Perseverança junto com dados que serão usados ​​para melhorar os modelos de previsão e ferramentas para missões futuras.

Analisando mais profundamente os dados

As temperaturas de isolamento da blindagem térmica foram registradas durante toda a fase de entrada e foram consistentes com as previsões de entrada. A temperatura máxima medida no escudo térmico durante a entrada foi de 1.830 graus Fahrenheit, ou 1.000 graus Celsius. Isso se correlaciona com um pico estimado de temperatura externa do escudo térmico de cerca de 2.550 graus Fahrenheit, ou 1.400 graus Celsius.

O MEDLI2 também usou seus termopares embutidos para determinar quanto do isolamento de proteção do escudo térmico pode ter queimado ou ablacionado. Todos os termopares sobreviveram ao pulso de aquecimento de entrada, indicando que a ablação do escudo térmico estava muito baixa. Esta observação pode ser usada para reavaliar a quantidade de isolamento que é necessária em um escudo térmico para reduzir potencialmente a massa total do veículo de entrada.

As pressões de superfície também foram medidas ao longo da mesma fase com um pico de pressão de superfície do escudo térmico correspondente às previsões de entrada da equipe. MEDLI2 escolheu diferentes sensores para se concentrar na captura com precisão de diferentes regimes de voo. Um sensor cobriu toda a gama de pressões superficiais máximas. As seis medições de pressão do escudo de calor restantes tiveram uma faixa para capturar com mais precisão as condições durante o regime de vôo supersônico (de cerca de cinco vezes a velocidade do som em Marte até o lançamento do pára-quedas supersônico). Esses sensores, combinados com medições inerciais a bordo, permitem uma visão adicional sobre o desempenho do veículo de entrada quando os impactos das variações de densidade atmosférica e ventos são mais pronunciados. Os dados de pressão MEDLI2 serão usados ​​para melhorar a abordagem de modelagem para futuras missões EDL.

O MEDLI2 incluiu sensores no casco traseiro do veículo de entrada do Mars 2020, uma área que até agora teve observações limitadas. Pressão superficial, temperatura de isolamento e medições diretas de aquecimento superficial compunham o conjunto de sensores de revestimento traseiro. O conhecimento da pressão superficial na parte traseira do veículo de entrada contribui para a redução do tamanho da pegada de pouso. Os dados de temperatura de isolamento da camada posterior estavam dentro das previsões iniciais, o que pode ser usado para reduzir a incerteza da modelagem. Tal como acontece com o isolamento térmico, compreender o desempenho da temperatura do isolamento posterior pode levar a uma redução na massa do isolamento posterior. As medições de aquecimento direto da superfície do back shell também contribuem para reduzir a incerteza nos modelos preditivos.

Os dados MEDLI2 também incluíram uma gama de medições de “manutenção”. Isso incluiu uma série de medições de temperatura de compensação de sensores científicos essenciais. Muitos desses dados de manutenção também são de grande interesse para a equipe da Mars 2020 para ajudar em seus próprios esforços de reconstrução de EDL. Parte das medições de manutenção incluiu sensores internos aos componentes eletrônicos de suporte do MEDLI2 (tensões, temperaturas internas, batimentos cardíacos / relógio do MEDLI2, etc.).

A equipe MEDLI2 continuará a analisar os dados pelos próximos seis meses, refinando a compreensão da NASA sobre a atmosfera de Marte, as condições extremas de entrada e como o aeroshell Mars 2020 protegeu o rover. Essas lições serão imediatamente úteis para as próximas missões a Marte, e até mesmo missões dirigidas a Titã.

Langley liderou o desenvolvimento de instrumentos MEDLI2 e gerenciamento de projetos. O Ames Research Center da NASA no Vale do Silício da Califórnia e o Jet Propulsion Laboratory da NASA no sul da Califórnia contribuíram para o MEDLI2. O programa Game Changing Development da NASA dentro do Space Technology Mission Directorate financiou o desenvolvimento da tecnologia.

Fonte: NASA