Engenheiros da NASA e da Lockheed Martin Space assumiram a difícil tarefa de medir o suprimento de combustível para a espaçonave mais antiga orbitando Marte sem o uso de um medidor de combustível, depois que os cálculos indicaram que o módulo de pouso pode estar quase vazio.
As estimativas de 2021 e 2022 indicam que Orbitador Mars Odyssey Seu propulsor se esgotou muito mais rápido do que o esperado, levando a uma investigação sobre o “combustível perdido” da nave. No final, os cientistas concluíram que o combustível que faltava não estava faltando! Isso significa que a Odyssey deve ter propelente suficiente para durar até o final de 2025.
O orbitador Mars Odyssey está no espaço há 22 anos. Durante este tempo, a missão completou mais de 94.000 órbitas Marte E fez uma riqueza de descobertas impressionantes, como a descoberta de gelo de água subterrânea que poderia ser usado por futuros astronautas.
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Durante sua missão, a Odyssey viajou o equivalente a 1,37 bilhão de milhas (2,21 bilhões de quilômetros) ao redor de Marte, o que exigiu um gerenciamento cuidadoso do combustível. O problema é que a espaçonave, lançada em 2001, não é equipada com medidor de combustível.
Isso significa que os operadores da NASA precisam confiar em matemática e testes engenhosos para calcular quanto dos 225,3 kg restantes de propelente de hidrazina o rover deixou da Terra.
O suprimento restante de combustível é medido pela aplicação de calor aos dois tanques de combustível do Odyssey para ver a rapidez com que atingem a temperatura definida, o que indica o quanto estão cheios. Assim como um bule vazio esquenta mais rápido que um tanque cheio, um tanque vazio deve atingir sua temperatura-alvo mais rapidamente do que um cheio. A NASA disse em um comunicado (Abre em uma nova aba).
Em 2021, os testes indicaram que a Odyssey tinha apenas 11 lb (5 kg) de propelente restante, o que é menos do que a modelagem matemática do consumo de combustível projetado da sonda. Em janeiro de 2022, a equipe da NASA usou esse método novamente e novamente obteve uma quantidade de combustível menor do que o esperado: apenas 6 libras (2,8 kg) de hidrazina. Se os resultados estiverem corretos, o Odyssey ficará vazio em menos de um ano.
Sem saber como explicar a discrepância entre os resultados dos testes e as expectativas, os engenheiros embarcaram em uma investigação mais profunda, que revelou detalhes até então desconhecidos de como o complexo sistema de combustível do veículo progredia em voo.
Então, para onde foi o “combustível perdido” da Odyssey?
Após cálculos que indicavam que o Odyssey orbital de Marte poderia ficar sem combustível, cientistas do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA recrutaram os engenheiros aeroespaciais da Lockheed Martin, que não apenas construíram o Odyssey, mas também mantiveram suas operações de missão e forneceram suporte de engenharia para o rover.
“Primeiro, tivemos que verificar se a espaçonave estava bem”, disse Joseph Hunt, gerente de projeto Odyssey do JPL, no comunicado. “Depois de descartar a possibilidade de vazamento ou que estávamos queimando mais combustível do que o esperado, começamos a analisar nosso processo de medição.”
A equipe espacial conjunta JPL/Lockheed Martin decidiu que precisava de “novos olhos” para avaliar o caso Odyssey. Esses novos olhos vieram na forma do consultor de estimativa de propelente da espaçonave, Boris Endler.
Yendler relacionou a perda de combustível ao fato de que, como todas as espaçonaves, a Odyssey usa algum combustível para manter seus sistemas em temperaturas operacionais ideais e protegê-los do frio do espaço. O consultor se perguntou se alguma fonte no Odyssey estava adicionando calor ao seu combustível. Isso pode ter o efeito de fazer com que as temperaturas subam mais rapidamente durante o teste de aquecimento do tanque de combustível, resultando em medições de combustível imprecisas.
Uma investigação meticulosa levou à descoberta de que os aquecedores ao longo da linha de combustível do Odyssey aqueciam os tanques de combustível conectados, fazendo com que parecessem mais vazios do que realmente estão. Levando isso em consideração no método de medição e considerando a dinâmica de fluidos mais complexa, a equipe foi capaz de determinar que o Odyssey tinha cerca de 9 libras (4 kg) de hidrazina restantes.
O Mars Odyssey não queima muito combustível todos os dias, pois os painéis solares do rover fornecem a energia necessária para alimentar seus sistemas. Além disso, a sonda usa rodas de reação para ficar apontada para Marte durante as investigações científicas. Essas rodas giram dentro do corpo da espaçonave, gerando um torque que permite ao Odyssey manter sua posição sem ser empurrado.
Onde a hidrazina realmente entra é quando a Odyssey completa uma órbita completa e precisa despejar o impulso aumentado em suas rodas de reação. A espaçonave faz isso disparando rajadas pequenas e calculadas com precisão por meio de seus propulsores.
Com esse uso limitado, o Odyssey tem combustível suficiente para durar pelo menos mais alguns anos. No entanto, a equipe reconhece que a quantidade de combustível restante que eles calcularam pode mudar à medida que refinam seus cálculos e melhoram a precisão da medição. No entanto, a equipe tem certeza de que agora eles entendem o ofício melhor do que antes.
“É um pouco como o nosso processo de descoberta científica”, disse Jared Cole, gerente da missão Odyssey da NASA JPL, no comunicado. “Você está explorando um sistema de engenharia que não sabe o que vai encontrar. Quanto mais você olha, mais encontra o que não esperava.”
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