A NASA está enviando um novo robô para laser a Marte. Mas, diferentemente dos lasers da ficção científica, este é usado para estudar mineralogia e química a cerca de 20 pés (7 metros) de distância. Também pode ajudar os cientistas a encontrar sinais de vida microbiana fossilizada no Planeta Vermelho.
Um dos sete instrumentos a bordo do rover Mars 2020 que será lançado neste verão, o SuperCam foi construído por uma equipe de centenas e pacotes que normalmente exigiriam várias peças de equipamento consideráveis em algo não maior que uma caixa de cereal. Ele dispara um feixe de laser pulsado para fora do mastro do rover, ou “cabeça”, para vaporizar pequenas porções de rocha à distância, fornecendo informações que serão essenciais para o sucesso da missão.
Aqui está uma análise mais detalhada do que torna o instrumento tão especial:
Um Alcance Distante
O uso de um raio laser ajudará os pesquisadores a identificar minerais que estão além do alcance do braço robótico do rover ou em áreas muito íngremes para o rover. Isso também permitirá que eles analisem um alvo antes de decidir se guiarão o veículo espacial para análises adicionais. De particular interesse: minerais que se formaram na presença de água líquida, como argilas, carbonatos e sulfatos. A água líquida é essencial para a existência da vida como a conhecemos, incluindo micróbios, que poderiam ter sobrevivido em Marte bilhões de anos atrás.
Os cientistas também podem usar as informações da SuperCam para ajudar a decidir se capturam núcleos de rocha para o sistema de armazenamento em cache de amostras do rover. O Mars 2020 coletará essas amostras principais em tubos de metal, eventualmente depositando-as em um local predeterminado para uma futura missão de recuperar e trazer de volta à Terra.
Foco do laser
A SuperCam é essencialmente uma versão de próxima geração da ChemCam do rover Curiosity. Como seu antecessor, o SuperCam pode usar um feixe de laser infravermelho para aquecer o material que afeta a cerca de 10.000 graus Celsius – um método chamado espectroscopia de ruptura induzida por laser, ou LIBS – e vaporizá-lo. Uma câmera especial pode determinar a composição química dessas rochas a partir do plasma criado.
Assim como a ChemCam, a SuperCam usará inteligência artificial para procurar alvos de rochas que valem a pena ser disparados durante e depois das movimentações, quando os seres humanos estiverem fora do circuito. Além disso, essa IA aprimorada permite à SuperCam apontar com muita precisão para pequenos recursos de rocha.
Outro novo recurso da SuperCam é um laser verde que pode determinar a composição molecular dos materiais de superfície. Esse feixe verde excita as ligações químicas em uma amostra e produz um sinal dependendo de quais elementos estão ligados – uma técnica chamada espectroscopia Raman. A SuperCam também usa o laser verde para fazer com que alguns minerais e produtos químicos à base de carbono emitam luz ou fluorescam.
Minerais e produtos químicos orgânicos fluorescem a taxas diferentes, portanto o sensor de luz da SuperCam possui um obturador que pode fechar tão rapidamente quanto 100 nanossegundos por vez – tão rápido que poucos fótons de luz entram nele. Alterar a velocidade do obturador (uma técnica chamada espectroscopia de luminescência resolvida no tempo) permitirá que os cientistas determinem melhor os compostos presentes.
Além disso, a SuperCam pode usar luz visível e infravermelha (VISIR) refletida no Sol para estudar o conteúdo mineral de rochas e sedimentos. Esta técnica VISIR complementa a espectroscopia Raman; cada técnica é sensível a diferentes tipos de minerais.
Laser com verificação de microfone
SuperCam inclui um microfone para que os cientistas possam ouvir cada vez que o laser atingir um alvo. O som de estalo criado pelo laser muda sutilmente, dependendo das propriedades do material de uma rocha.
“O microfone serve a um propósito prático, dizendo-nos algo sobre nossos alvos rochosos à distância. Mas também podemos usá-lo para gravar diretamente o som da paisagem marciana ou o giro do mastro do rover”, disse Sylvestre Maurice, do Institute for Research in Astrofísica e Ciência Planetária em Toulouse, França.
O rover Mars 2020 marca a terceira vez que esse design de microfone específico vai para o Planeta Vermelho, disse Maurice. No final da década de 90, o mesmo design montou a bordo do Mars Polar Lander, que caiu na superfície. Em 2008, a missão Phoenix enfrentou problemas de eletrônica que impediam o uso do microfone.
No caso de Marte 2020, a SuperCam não possui o único microfone a bordo do rover: um microfone de entrada, descida e pouso captura todos os sons do rover do tamanho de um carro que faz o seu caminho para a superfície. Ele adicionará áudio ao vídeo colorido gravado pelas câmeras do rover, capturando um pouso em Marte como nunca antes.
Trabalho em equipe
O SuperCam é liderado pelo Laboratório Nacional Los Alamos, no Novo México, onde a Unidade Corporal do instrumento foi desenvolvida. Essa parte do instrumento inclui vários espectrômetros, eletrônicos de controle e software.
A Unidade Mast foi desenvolvida e construída por vários laboratórios do CNRS (centro de pesquisa francês) e universidades francesas sob a autoridade contratante do CNES (agência espacial francesa). Os objetivos de calibração no convés do veículo espacial são fornecidos pela Universidade de Valladolid, na Espanha.
A JPL está construindo e gerenciará as operações do rover Mars 2020 para a Diretoria de Missões Científicas da NASA na sede da agência em Washington.