Ao enviar naves espaciais para Marte, o método preferido atual envolve atirar naves espaciais em direção a Marte a toda velocidade, e depois executar uma manobra de frenagem quando o navio estiver próximo o suficiente para desacelerá-lo e colocá-lo em órbita.
Conhecido como o método “Hohmann Transfer”, esse tipo de manobra é conhecido por ser eficaz. Mas também é bastante caro e depende muito do tempo. Por isso, está sendo proposta uma nova idéia, que envolveria o envio da espaçonave para a frente do caminho orbital de Marte e, em seguida, a espera de que Marte aparecesse.
Isso é conhecido como "captura balística", uma nova técnica proposta pelo professor Francesco Topputo, do Instituto Politécnico de Milão, e Edward Belbruno, pesquisador associado visitante da Universidade de Princeton e ex-membro do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA.
Em seu trabalho de pesquisa, publicado na arXiv Astrophysics no final de outubro, eles destacaram os benefícios desse método em relação aos tradicionais. Além de reduzir os custos de combustível, a captura balística também forneceria alguma flexibilidade quando se trata de abrir janelas.
Atualmente, os lançamentos entre a Terra e Marte são limitados ao período em que a rotação entre os dois planetas é perfeita. Perca essa janela e você terá que esperar mais 26 meses para que uma nova apareça.
Ao mesmo tempo, enviar um foguete para o espaço, através do vasto golfo que separa a órbita da Terra e Marte e, em seguida, disparar propulsores na direção oposta para desacelerar, requer uma grande quantidade de combustível. Por sua vez, isso significa que a espaçonave responsável pelo transporte de satélites, veículos espaciais e (um dia) astronautas precisa ser maior e mais complicada e, portanto, mais cara.
Como Belbruno disse à Space Magazine por e-mail: “Essa nova classe de transferências é muito promissora por oferecer uma nova abordagem para futuras missões em Marte, que devem reduzir custos e riscos. Essa nova classe de transferências deve ser aplicável a todos os planetas. Isso deve dar todo tipo de novas possibilidades para missões. ”
A idéia foi proposta pela primeira vez por Belbruno enquanto trabalhava no JPL, onde tentava criar modelos numéricos para trajetórias de baixa energia. "Eu tive a idéia de captura balística pela primeira vez no início de 1986, quando trabalhava em um estudo do JPL chamado LGAS (Lunar Get Away Special)", disse ele. "Este estudo envolveu colocar uma minúscula espaçonave elétrica solar de 100 kg em órbita ao redor da Lua, que foi ejetada pela primeira vez de um cartucho especial Get Away no ônibus espacial."
O teste do LGAS não foi um sucesso retumbante, pois levaria dois anos antes de chegar à Lua. Mas em 1990, quando o Japão procurava resgatar seu falhado orbitador lunar, Hiten, ele apresentou propostas para uma tentativa de captura balística que foi rapidamente incorporada à missão.
"O tempo de voo para este foi de 5 meses", disse ele. "Foi usado com sucesso em 1991 para levar Hiten à Lua." Desde então, o design do LGAS tem sido usado para outras missões lunares, incluindo a missão SMART-1 da ESA em 2004 e a missão GRAIL da NASA em 2011.
Mas é nas futuras missões, que envolvem distâncias e gastos muito maiores de combustível, que Belbruno sentiu que se beneficiariam mais desse método. Infelizmente, a ideia encontrou alguma resistência, pois nenhuma missão parecia adequada à técnica.
“Desde 1991, quando Hiten, no Japão, usou a nova transferência de captura balística para a Lua, considerou-se que encontrar uma útil para Marte não era possível devido a Marte por uma distância muito maior e sua alta velocidade orbital em torno do Sol. No entanto, consegui encontrar um no início de 2014 com meu colega Francesco Topputo. ”
Concedido, existem algumas desvantagens no novo método. Por um lado, uma espaçonave enviada à frente do caminho orbital de Marte levaria mais tempo para entrar em órbita do que uma que se desacelera para estabelecer a órbita.
Além disso, o método Hohmann Transfer é testado pelo tempo e confiável. Uma das aplicações mais bem-sucedidas dessa manobra ocorreu em setembro, quando a Missão Orbiter de Marte (MOM) fez sua órbita histórica em torno do Planeta Vermelho. Isso não apenas constituiu a primeira vez que uma nação asiática chegou a Marte, mas também a primeira vez que qualquer agência espacial alcançou uma órbita de Marte na primeira tentativa.
No entanto, as possibilidades de melhorias em relação ao método atual de envio de embarcações para Marte deixam as pessoas da NASA entusiasmadas. Como disse James Green, diretor da Divisão de Ciência Planetária da NASA, em entrevista ao Americano científico: "É uma grande surpresa. Essa [técnica de captura balística] não poderia ser aplicada apenas aqui ao fim robótico, mas também ao fim da exploração humana. ”
Não se surpreenda se as próximas missões a Marte ou ao Sistema Solar externo forem realizadas com maior flexibilidade e com um orçamento mais apertado.
