Novas capacidades permitem que o rover realize atividades científicas com menos energia de suas baterias.
Treze anos após a aterrissagem do Curiosity em Marte, os engenheiros estão encontrando maneiras de tornar o rover da NASA ainda mais produtivo. O robô de seis rodas recebeu mais autonomia e a capacidade de realizar várias tarefas simultaneamente — melhorias projetadas para otimizar a fonte de energia do Curiosity, um gerador termoeletrodoméstico de radioisótopos de múltiplas missões (MMRTG). O aumento da eficiência significa que o rover tem poder suficiente enquanto continua a decifrar como o antigo clima marciano mudou, transformando um mundo de lagos e rios no deserto frio que é hoje.
Recentemente, o Curiosity entrou em uma região repleta de formações de boxwork. Essas cristas endurecidas são acreditadas como resultado da água subterrânea há bilhões de anos. Estendendo-se por milhas nessa parte do Monte Sharp, uma montanha de 3 milhas (5 quilômetros) de altura, as formações podem revelar se a vida microbiana poderia ter sobrevivido no subsolo marciano há éons, estendendo o período de habitabilidade para um tempo em que o planeta estava se tornando seco.
Realizar esse trabalho de investigação exige muita energia. Além de se deslocar e estender um braço robótico para estudar rochas e penhascos, o Curiosity possui um rádio, câmeras e 10 instrumentos científicos que também precisam de energia. Isso inclui os múltiplos aquecedores que mantêm eletrônicos, peças mecânicas e instrumentos funcionando da melhor maneira. Missões anteriores, como os rovers Spirit e Opportunity e o lander InSight, dependiam de painéis solares para recarregar suas baterias, mas essa tecnologia sempre corre o risco de não receber luz solar suficiente para fornecer energia.
Em vez disso, Curiosity e seu irmão mais jovem, Perseverance, utilizam cada um sua fonte de energia nuclear MMRTG, que se baseia em pelotas de plutônio em decaimento para gerar energia e recarregar as baterias do rover. Provendo energia abundante para os muitos instrumentos científicos dos rovers, os MMRTGs são conhecidos por sua longevidade (as gêmeas sondas Voyager dependem dos RTGs desde 1977). No entanto, conforme o plutônio se degrada ao longo do tempo, leva mais tempo para recarregar as baterias do Curiosity, deixando menos energia para a ciência a cada dia.
A equipe gerencia cuidadosamente o orçamento diário de energia do rover, levando em conta cada dispositivo que consome as baterias. Embora esses componentes tenham sido amplamente testados antes do lançamento, eles fazem parte de sistemas complexos que revelam suas peculiaridades apenas após anos no ambiente extremo de Marte. Poeira, radiação e grandes variações de temperatura trazem à tona casos extremos que os engenheiros não poderiam ter esperado.
“Éramos mais como pais cautelosos no início da missão”, disse Reidar Larsen do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, na Califórnia do Sul, que construiu e opera o rover. Larsen liderou um grupo de engenheiros que desenvolveu as novas capacidades. “É como se nosso rover adolescente estivesse amadurecendo, e estamos confiando a ele mais responsabilidade. Como uma criança, você pode fazer uma coisa de cada vez, mas à medida que você se torna um adulto, aprende a realizar várias tarefas ao mesmo tempo.”
Ciência Mais Eficiente
Geralmente, os engenheiros do JPL enviam ao Curiosity uma lista de tarefas para serem concluídas uma a uma, antes de o rover terminar o dia com uma soneca para recarregar. Em 2021, a equipe começou a estudar se duas ou três tarefas do rover poderiam ser combinadas com segurança, reduzindo o tempo em que o Curiosity está ativo.
Por exemplo, o rádio do Curiosity envia regularmente dados e imagens a um satélite em órbita, que os retransmite para a Terra. O rover poderia se comunicar com o satélite enquanto dirige, movimenta seu braço robótico ou tira fotos? Consolidar tarefas poderia encurtar o planejamento de cada dia, exigindo menos tempo com os aquecedores ligados e instrumentos prontos para uso, reduzindo a energia consumida. Testes mostraram que o Curiosity poderia fazer isso com segurança, e todas essas ações já foram demonstradas com sucesso em Marte.
Outra estratégia envolve deixar o Curiosity decidir quando tirar uma soneca, caso termine suas tarefas mais cedo. Os engenheiros sempre superestimam suas estimativas de quanto tempo as atividades do dia levarão, caso surjam imprevistos. Agora, se o Curiosity concluir essas atividades antes do tempo previsto, ele irá dormir mais cedo.
Ao permitir que o rover gerencie quando tira sonecas, há menos recarga a fazer antes do plano do dia seguinte. Mesmo ações que reduzam apenas 10 ou 20 minutos de uma única atividade acumulam ao longo do tempo, maximizando a vida útil do MMRTG para mais ciência e exploração no futuro.
Milhas a Percorrer
De fato, a equipe vem implementando outras novas capacidades no Curiosity há anos. Vários problemas mecânicos exigiram uma reconfiguração de como o braço robótico perfura e coleta amostras, e as capacidades de condução foram aprimoradas com atualizações de software. Quando uma roda de filtro de cores parou de girar em uma das duas câmeras montadas no Mastcam, a “cabeça” giratória do Curiosity, a equipe desenvolveu uma solução alternativa que permite que eles capturem as mesmas panorâmicas deslumbrantes.
O JPL também desenvolveu um algoritmo para reduzir o desgaste das rodas desgastadas por rochas do Curiosity. E embora os engenheiros monitorem de perto qualquer novo dano, eles não estão preocupados: após 22 milhas (35 quilômetros) e extensa pesquisa, está claro que, apesar de alguns furos, as rodas ainda têm muitos anos de viagem pela frente. (E, em um pior cenário, o Curiosity poderia remover a parte danificada do “piso” da roda e ainda dirigir pela parte restante.)
Juntas, essas medidas estão cumprindo seu papel para manter o Curiosity tão ativo quanto sempre.
Mais Sobre o Curiosity
O Curiosity foi construído pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, que é gerenciado pelo Caltech em Pasadena, Califórnia. O JPL lidera a missão em nome da Direção de Missões Científicas da NASA em Washington, como parte do portfólio do Programa de Exploração de Marte da NASA. A Malin Space Science Systems em San Diego construiu e opera o Mastcam.