Quando o módulo Odysseus se tornou, no mês passado, a primeira espaçonave construída nos EUA a pousar na Lua em mais de 50 anos, ele tombou. Isso limitou a quantidade de experimentos que poderiam ser feitos na superfície lunar, pois suas antenas e painéis solares não estavam apontados nas direções corretas.
Apenas um mês antes, outra espaçonave, o Smart Lander for Investigating Moon, ou Slim, enviado pela agência espacial japonesa, também tombou e acabou de cabeça para baixo.
Por que esses casos aconteceram? Será que é realmente tão difícil pousar em pé lá?
Na internet e em outros lugares, as pessoas apontaram a altura do módulo Odysseus —mais de 4 metros da parte inferior dos pés de pouso até os painéis solares no topo —como um fator contribuinte para seu pouso desequilibrado.
A Intuitive Machines, fabricante do Odysseus, cometeu um erro ao construir a espaçonave dessa maneira?
Os representantes da empresa fornecem uma justificativa de engenharia para o design alto e esguio, mas aqueles que comentam na internet têm um ponto.
Algo alto tomba mais facilmente do que um objeto baixo e robusto. E na Lua, onde a força da gravidade é apenas um sexto da da Terra, a propensão a tombar é ainda maior.
Isso não é uma descoberta nova. Meio século atrás, os astronautas do programa Apollo tiveram uma experiência em primeira mão enquanto pulavam ao redor da Lua e, às vezes, caíam no chão.
O ex-engenheiro da Nasa Philip Metzger, hoje cientista planetário na Universidade da Flórida Central, explicou a matemática e a física de por que é mais difícil permanecer em pé na Lua.
"Fiz cálculos e é realmente assustador", disse Metzger na semana passada no X, o antigo Twitter. "O movimento lateral que pode tombar um módulo de pouso desse tamanho é de apenas alguns metros por segundo na gravidade lunar."
Há duas partes nessa questão de estabilidade.
A primeira é a estabilidade estática. Se algo estiver inclinado em um ângulo considerável, ele tomba se o centro de gravidade estiver fora das pernas de pouso.
Aqui, descobriu-se que o ângulo máximo de inclinação é o mesmo na Terra e na Lua. Seria o mesmo em qualquer mundo, grande ou pequeno, porque a gravidade se cancela na equação.
No entanto, a resposta muda se a espaçonave ainda estiver em movimento. O Odysseus deveria pousar verticalmente com velocidade horizontal zero, mas, devido a problemas com o sistema de navegação, ele ainda estava se movendo lateralmente quando atingiu o solo.
"A intuição baseada na Terra agora é uma desvantagem", disse Metzger.
Ele deu o exemplo de tentar derrubar a geladeira em sua cozinha. "É tão pesada que um leve empurrão não vai derrubá-la", disse Metzger.
Mas, se você a substituir por um pedaço de isopor em forma de geladeira, imitando o peso de uma geladeira real na gravidade lunar, "então um empurrão muito leve a derrubará", disse Metzger.
Assumindo que a espaçonave permaneça inteira, ela giraria no ponto de contato onde o pé de pouso toca o solo.
Os cálculos de Metzger sugeriram que, para uma espaçonave como Odysseus, as pernas de pouso precisam ser abertas cerca de duas vezes e meia mais largas na Lua do que na Terra para neutralizar a mesma quantidade de movimento lateral.
Se, por exemplo, 1,8 metro de largura fosse suficiente para pousar na Terra na velocidade horizontal máxima, então as pernas teriam que estar a 4,5 m distância para não tombar na Lua na mesma velocidade lateral.
Para simplificar o design, as pernas de pouso da Odysseus não se dobraram, e o diâmetro do foguete SpaceX Falcon 9 que a levou ao espaço limitou quão longe as pernas de pouso poderiam se espalhar.
"Portanto, na Lua, você tem que projetar para manter as velocidades laterais muito baixas no momento do pouso, muito mais baixas do que você faria ao pousar o veículo na gravidade da Terra", escreveu Metzger no X.
Eu também me perguntei sobre a forma do módulo de pouso quando visitei a sede e fábrica da Intuitive Machines em Houston em fevereiro do ano passado.
"Por que tão alto?" perguntei.
Steve Altemus, CEO da Intuitive Machines, respondeu que tinha a ver com os tanques que armazenam os propelentes líquidos metano e oxigênio líquido da espaçonave.
O oxigênio pesa o dobro do metano, então se o tanque de oxigênio fosse colocado ao lado do tanque de metano, o módulo de pouso ficaria desequilibrado. Em vez disso, os dois tanques foram empilhados um em cima do outro.
"Isso criou a altura", disse Altemus.
Scott Manley, que faz comentários sobre foguetes no X e YouTube, observou que Altemus liderou o desenvolvimento de um módulo de pouso mais curto e mais largo quando estava na Nasa há uma década.
Aquele módulo de teste, chamado Morpheus, também usava propelentes de metano e oxigênio, mas os tanques eram configurados em pares para manter o peso equilibrado. Nunca foi destinado a voar para o espaço.
Em uma entrevista, Manley disse que o design teria funcionado para o módulo de pouso da Intuitive Machines também, porém teria tornado a espaçonave mais pesada e complexa.
Se a espaçonave precisasse de dois tanques de metano e dois tanques de oxigênio, a estrutura da espaçonave teria precisado ser maior e mais pesada. Os tanques também teriam sido mais pesados.
"Você tem mais área de superfície, então é mais superfície para isolar", disse Manley. Ele acrescentou que também teria sido necessário "mais encanamento e mais válvulas, mais coisas para dar errado".
Para o local de pouso na região do polo sul, a altura de Odysseus oferecia outra vantagem. No fundo da Lua, a luz solar incide em ângulos baixos, produzindo sombras longas. Se Odysseus tivesse permanecido em pé, os painéis solares no topo da espaçonave teriam permanecido fora das sombras por mais tempo, gerando mais energia para a missão.
Durante a visita à Intuitive Machines, Tim Crain, diretor de tecnologia da empresa, disse que a espaçonave foi projetada para permanecer em pé ao pousar mesmo em um declive de dez graus ou mais. O software de navegação foi programado para procurar um local onde o declive fosse de cinco graus ou menos.
Devido aos instrumentos a laser em Odysseus para medir a altitude não estarem funcionando durante a descida, a espaçonave pousou mais rápido do que o planejado em um declive de 12 graus. Isso excedeu seus limites de design. O módulo deslizou ao longo da superfície, quebrou uma de suas seis pernas e tombou para o lado.
Se os instrumentos a laser estivessem operando, "teríamos acertado o pouso", disse Altemus durante uma entrevista coletiva na semana passada.
As mesmas preocupações se aplicarão ao Starship gigantesco da SpaceX, que deve levar dois astronautas da Nasa à superfície da Lua já em 2026.
O Starship, tão alto quanto um prédio de 16 andares, terá que descer perfeitamente na vertical e evitar declives significativos. Mas esses devem ser desafios de engenharia solucionáveis, disse Metzger.
"Isso remove parte da margem de erro na sua estabilidade dinâmica, mas não remove toda a margem de erro", disse Metzger sobre um módulo de pouso alto. "A quantidade de margem que você tem restante é gerenciável desde que seus outros sistemas na espaçonave estejam funcionando."
Comentários
Os comentários não representam a opinião do jornal; a responsabilidade é do autor da mensagem.