Novas capacidades permitem que o rover realize ciência com menos energia de suas baterias.
Treze anos após a aterrissagem do Curiosity em Marte, os engenheiros estão encontrando formas de tornar o rover da NASA ainda mais produtivo. O robô de seis rodas recebeu mais autonomia e a capacidade de realizar múltiplas tarefas — melhorias projetadas para otimizar a fonte de energia do Curiosity, um gerador termoelétrico de rádioisótopo de múltiplas missões (MMRTG). O aumento da eficiência significa que o rover tem energia suficiente enquanto continua a desvendar como o antigo clima marciano mudou, transformando um mundo de lagos e rios no deserto gelado que é hoje.
Recentemente, o Curiosity avançou para uma região repleta de formações de boxwork. Essas cristas endurecidas acredita-se que tenham sido criadas por água subterrânea há bilhões de anos. Se estendendo por milhas nesta parte de Mount Sharp, uma montanha de 3 milhas de altura (5 quilômetros), as formações podem revelar se formas de vida microbiana poderiam ter sobrevivido no subsolo marciano há eras, prolongando o período de habitabilidade para além da época em que o planeta estava se tornando árido.
Realizar esse trabalho de investigação exige muita energia. Além de dirigir e estender um braço robótico para estudar rochas e falésias, o Curiosity possui um rádio, câmeras e 10 instrumentos científicos que todos precisam de energia. Assim como os vários aquecedores que mantêm os eletrônicos, partes mecânicas e instrumentos operando em suas melhores condições. 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 depende de pellets de plutônio em decomposição para criar energia e recarregar as baterias do rover. Fornecendo energia suficiente para os numerosos instrumentos científicos dos rovers, os MMRTGs são conhecidos por sua longevidade (as espaçonaves gêmeas Voyager têm dependido de RTGs desde 1977). Contudo, à medida que o plutônio se decompõe ao longo do tempo, leva mais tempo para recarregar as baterias do Curiosity, deixando menos energia disponível para a ciência a cada dia.
A equipe gerencia cuidadosamente o orçamento diário de energia do rover, considerando cada dispositivo que consome as baterias. Embora esses componentes tenham sido todos testados extensivamente antes do lançamento, eles fazem parte de sistemas complexos que revelam suas peculiaridades apenas após anos no extremo ambiente marciano. Poeira, radiação e mudanças bruscas de temperatura trazem à tona casos extremos que os engenheiros não poderiam ter previsto.
“Éramos mais como pais cautelosos no início da missão,” disse Reidar Larsen, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, que construiu e opera o rover. Larsen liderou um grupo de engenheiros que desenvolveram as novas capacidades. “É como se nosso rover adolescente estivesse amadurecendo e estamos confiando a ele mais responsabilidades. Como uma criança, você pode fazer uma coisa de cada vez, mas à medida que se torna um adulto, aprende a realizar várias tarefas ao mesmo tempo.”
Ciência Mais Eficiente
De modo geral, os engenheiros do JPL enviam ao Curiosity uma lista de tarefas para serem concluídas uma a uma, antes que o rover termine o dia com uma soneca para recarregar. Em 2021, a equipe começou a estudar se duas ou três tarefas do rover poderiam ser combinadas de forma segura, reduzindo o tempo em que o Curiosity está ativo.
Por exemplo, o rádio do Curiosity envia regularmente dados e imagens para um satélite em órbita, que os retransmite para a Terra. Poderia o rover se comunicar com um satélite enquanto dirige, movimenta seu braço robótico ou tira fotos? Consolidar tarefas poderia encurtar o planejamento de cada dia, exigindo menos tempo com aquecedores ligados e instrumentos em estado de prontidão, reduzindo a energia utilizada. Testes mostraram que o Curiosity poderia fazer isso com segurança, e todas essas funções já foram demonstradas com sucesso em Marte.
Outra estratégia envolve permitir que o Curiosity decida tirar uma soneca se concluir suas tarefas mais cedo. Os engenheiros sempre estimam um tempo maior do que o necessário para as atividades diárias, caso ocorram imprevistos. Agora, se o Curiosity completar essas atividades antes do tempo previsto, ele irá dormir mais cedo.
Ao permitir que o rover gerencie quando tirar sonecas, há menos recarga a ser feita antes do planejamento do dia seguinte. Até ações que reduzem apenas 10 ou 20 minutos de uma única atividade se 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 tem implementado outras novas capacidades no Curiosity há anos. Vários problemas mecânicos exigiram uma reestruturação de como o braço robótico com broca pulverizadora coleta amostras, e as capacidades de condução foram aprimoradas com atualizações de software. Quando uma roda de filtro de cor parou de girar em uma das duas câmeras montadas no Mastcam, o “cabeça” giratória do Curiosity, a equipe desenvolveu uma solução alternativa que permite capturar as mesmas panorâmicas lindas.
O JPL também desenvolveu um algoritmo para reduzir o desgaste das rodas já danificadas do Curiosity. E, enquanto os engenheiros monitoram de perto qualquer novo dano, eles não estão preocupados: Após 22 milhas (35 quilômetros) e extensas pesquisas, está claro que, apesar de alguns furos, as rodas ainda têm anos de viagem pela frente. (E, em um pior cenário, o Curiosity poderia remover a parte danificada do “tread” da roda e ainda dirigir com a parte restante.)
Essas medidas estão conseguindo manter o Curiosity mais ocupado do que nunca.
Mais sobre o Curiosity
O Curiosity foi construído pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, que é administrado pelo Caltech em Pasadena, Califórnia. O JPL lidera a missão em nome da Diretoria de Missão Científica 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 a Mastcam.
