As pás do rotor que levarão a próxima geração de helicópteros da NASA a novas altitudes em Marte romperam a barreira do som durante testes feitos no Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da agência espacial, no sul da Califórnia.
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Os dados dos testes, ocorridos numa câmara especial capaz de simular as condições ambientais do Planeta Vermelho, indicam que a parte da pá do rotor que se desloca mais rapidamente, as pontas, pode ser acelerada para além de Mach 1 sem se romperem.
Os dados coletados em 137 testes permitirão que os engenheiros projetem aeronaves capazes de transportar cargas mais pesadas, incluindo instrumentos científicos.
“Embora tudo em Marte seja difícil, voar lá é provavelmente a coisa mais difícil que se pode fazer”, disse Al Chen, gerente do Programa de Exploração de Marte no JPL, em comunicado. “Isso porque sua atmosfera é tão incrivelmente rarefeita que é difícil gerar sustentação, e ainda assim Marte possui uma gravidade significativa.”
O Ingenuity, que fez o primeiro voo motorizado e controlado em outro mundo há pouco mais de cinco anos, foi uma demonstração tecnológica pioneira que não transportava instrumentos científicos.
O projeto SkyFall, recentemente anunciado pela NASA, e outras possíveis aeronaves para Marte no futuro serão capazes de transportar cargas para coletar dados em apoio a futuras missões humanas e robóticas, aproveitando as vantagens da exploração aérea em baixa altitude.
Voar em Marte é mais difícil do que voar na Terra
No mundo dinâmico dos rotores, maior impulso provém de uma rotação mais rápida ou de um diâmetro maior. Embora isso seja válido na Terra, os engenheiros que projetam aeronaves para o Planeta Vermelho precisam ser muito mais, digamos, agressivos.
Como a atmosfera de Marte tem apenas 1% da densidade da atmosfera terrestre, maximizar o impulso exige que as pontas das pás se aproximem da velocidade do som para gerar sustentação significativa.
Embora rotores de pequeno diâmetro na Terra também possam girar a milhares de rotações por minuto, eles têm mais moléculas de ar para impulsionar e não precisam se aproximar do limite sônico.
Engenheiro da NASA testando rotor de helicóptero que vai voar em Marte – Imagem: NASA/JPL-Caltech
A equipe de voo do Ingenuity nunca permitiu que a velocidade de rotação de seus rotores excedesse 2.700 rpm durante os 72 voos do helicóptero em Marte por dois motivos: 1) para evitar a física imprevisível da barreira do som; e 2) para garantir que uma rajada de vento inesperada (de um redemoinho de poeira, por exemplo) não levasse as pontas dos rotores além do limite sônico.
“Se Chuck Yeager [primeiro piloto na história a romper a barreira do som em voo nivelado] estivesse aqui, ele diria que as coisas podem ficar instáveis perto de Mach 1”, disse Jaakko Karras, líder dos testes de rotores do JPL.
“Com isso em mente, planejamos os voos do Ingenuity para manter as pontas das pás do rotor a Mach 0,7 na ausência de vento, para que, se encontrássemos um vento contrário marciano durante o voo, as pontas do rotor não atingissem a velocidade supersônica”, explicou Karras. “Mas queremos mais desempenho da próxima geração da nossa aeronave marciana. Precisávamos ter certeza de que nossos rotores poderiam ir mais rápido com segurança.”
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Enquanto Mach 1 na Terra, ao nível do mar, corresponde a aproximadamente 1.223 km/h, a velocidade do som em Marte é significativamente menor (cerca de 869 km/h) devido à atmosfera rarefeita, fria e rica em dióxido de carbono do planeta.
Testes da NASA
Para começar a avaliar os rotores, que foram desenvolvidos e fabricados pela AeroVironment, Karras e sua equipe montaram um rotor de três pás que poderia ser usado em futuros projetos de helicópteros para Marte dentro do Simulador Espacial de 7,6 metros do JPL.
Eles removeram o ar e o substituíram por dióxido de carbono suficiente para simular a atmosfera marciana. E então bombardearam o rotor com vento enquanto ele girava a velocidades crescentes.
Engenheiros removeram o ar e o substituíram por dióxido de carbono suficiente para simular a atmosfera marciana em testes de rotor de helicóptero da NASA – Imagem: NASA/JPL-CaltechContinua após a publicidade
Os engenheiros tomaram a precaução de revestir parte da câmara com chapa metálica, caso as pás se quebrassem durante o experimento supersônico. De uma sala de controle a poucos metros da câmara, a equipe observava os monitores exibindo dados e uma visão do interior da câmara enquanto a rotação subia até 3.750 rpm.
Nessa velocidade, as pontas das pás estavam viajando a Mach 0,98. Então, os engenheiros ativaram um ventilador dentro da câmara que bombardeava os rotores com vento frontal. Após cada teste, eles aumentavam a velocidade do vento para o próximo teste.
A equipe elevou a velocidade das pontas do rotor para Mach 1,08, aumentando a capacidade de sustentação do veículo marciano em 30%. Essa inovação permite que futuras missões suportem cargas científicas mais pesadas, incluindo sensores avançados e baterias maiores para voos mais longos.
Pedro Spadoni
Pedro Spadoni é jornalista formado pela Universidade Metodista de Piracicaba. Já escreveu para sites, revistas e jornal.
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Tags:
Marte
Nasa
Conteúdo reproduzido originalmente em: Olhar Digital por Pedro Spadoni
