Dispositivo de apenas 2 mm promete ajudar em pousos em Marte e outros planetas

Um pequeno dispositivo, desenvolvido para coletar medidas da velocidade de naves espaciais, promete aumentar as chances de pousos bem-sucedidos em Marte e outros planetas. Desenvolvido por uma equipe de pesquisadores da Southern Methodist University, o microrressonador poderá ser utilizado pela NASA e outras agências espaciais para a coleta rápida e precisa de medidas do movimento das naves em determinada direção.

Volkan Ötügen, um dos criadores do microrressonador, explica que cada grama faz diferença na quantidade de combustível que abastecerá as naves e a quantidade de itens que podem ser incluídos como cargas úteis. Pensando nisso, ele e seus colegas criaram um microrressonador óptico, um dispositivo de 2 mm que usa o modo "galeria sussurrante", nome dado a uma área elíptica ou circular (como aquela sob um domo arquitetônico), onde os sussuros em um lado podem ser ouvidos claramente no outro.

Assim como as ondas de som viajam pelo domo com pouquíssima perda de volume, as ondas de luz têm comportamento semelhante. Então, no microrressonador, a galeria foi criada com fibra óptica, permitindo o deslocamento da luz. "A superfície interna desta pequena cavidade circular serve como um espelho, e a luz injetada na fibra óptica circula no interior da cavidade milhões de vezes", explicou Ötügen.

Mas como o microrressonador pode ajudar durante os pousos? Bem, quando as naves estão no processo de direcionamento para pousar em Marte ou em algum outro planeta, elas precisam primeiro atravessar as camadas atmosféricas destes mundos. Os bolsões de gás na atmosfera têm diferentes densidades, e podem afetar a trajetória durante a descida. Assim, o papel do microrressonador é coletar a informação necessária para que o computador da nave consiga determinar a velocidade, através da dispersão da luz na atmosfera.

Quando a luz encontra as moléculas dos gases atmosféricos, ela é desviada de sua trajetória original. Então, quando a nave envia pulsos de laser para a atmosfera em sua trajetória, a luz é refletida de volta para ela; depois, pequenas quantidades da luz dispersada são transmitidas ao microrressonador para análise. Como todos os planetas do Sistema Solar têm atmosfera, o dispositivo poderia, teoricamente, ser usado em qualquer um deles.

A velocidade relativa entre a atmosfera e a nave cria o efeito Doppler, uma mudança no comprimento de onda em relação ao observador (neste caso caso, a nave) viajando pela atmosfera. O efeito também vale para a luz, e as mudanças nos comprimentos de onda permitem determinar a velocidade dela.

O artigo com os resultados do estudo foi publicado na revista AIAA.