Pesquisadores do Centro de Pesquisa Ames da Agência Espacial dos Estados Unidos (NASA), no Vale do Silício, em colaboração com o Imperial College London, na Grã-Bretanha, e a Universidade de Nagoya, no Japão, revelaram um novo design experimental de pás para helicópteros de Marte com o código roamx-0201. Esta inovação visa superar os complexos obstáculos aerodinâmicos da fina atmosfera marciana e permitir que futuros veículos de exploração voem por distâncias e durações que superam em muito o que foi alcançado por missões anteriores.
Um salto no alcance de voo em comparação com a aeronave «Ingenuity»
O helicóptero «Ingenuity» alcançou um feito histórico como a primeira aeronave motorizada a voar no céu de outro planeta, mas o alcance máximo de voo alcançado em um único voo não ultrapassou 0,7 quilômetro. A NASA está se preparando para lançar a missão «SkyFall», programada para 2028, que dependerá de três helicópteros aprimorados baseados nos conceitos aerodinâmicos habituais das pás curvas do Ingenuity.
Já o novo design roamx-0201 estabelece a próxima geração de helicópteros para o período pós-missão «SkyFall»; simulações de computador avançadas e testes em túneis de vento mostraram que este aerofólio permite que futuros helicópteros percorram uma distância de até 18,7 quilômetros em um único voo contínuo, mantendo a capacidade de transportar equipamentos e instrumentos científicos avançados a bordo, de acordo com um artigo de pesquisa publicado no periódico do Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica (AIAA).
Inovação dinâmica para superar a difícil física de Marte
O novo design apresenta um perfil fino, assimétrico e altamente afiado em comparação com as pás circulares tradicionais. Sua superioridade baseia-se na abordagem de três principais obstáculos impostos pelo planeta Marte:
- Atraso no fenômeno de divergência de arrasto (Drag Divergence): A velocidade do som na atmosfera de Marte é menor em comparação com a da Terra, o que leva a uma queda repentina na eficiência das pás quando suas pontas se aproximam dessa velocidade. O novo perfil permite operar em velocidades de rotação mais altas sem sofrer essa queda.
- Exploração da turbulência do ar para gerar sustentação: Ao contrário dos designs tradicionais, o novo perfil cria uma turbulência intencional na «camada limite» (Boundary Layer) na borda de ataque da lâmina, gerando uma força dinâmica que puxa a lâmina para cima e aumenta a eficiência da sustentação vertical no ar de baixa densidade.
- Melhoria na resistência ao estol dinâmico (Stall): Os testes mostraram capacidade superior de recuperação e manutenção da estabilidade quando os ângulos de fluxo de ar mudam, ponto que costumava causar um declínio acentuado no desempenho do Ingenuity, dando aos próximos veículos margens de segurança mais amplas para manobras.
O que essa inovação significa para a exploração espacial?
Embora essas pás ainda estejam em fase de testes de engenharia e ainda não estejam prontas para o voo real, abordar as lacunas entre as expectativas matemáticas e o desempenho real em túneis de vento abre caminho para uma mudança radical na exploração planetária. Esse alcance sem precedentes permitirá que os cientistas pesquisem vastas áreas geográficas da superfície marciana, coletem dados de terrenos acidentados que são difíceis para os rovers alcançarem e transportem amostras e cargas científicas muito mais pesadas em um futuro próximo.