Prólogo

“Em algum lugar, alguma coisa incrível está esperando para ser conhecida.”Carl Sagan

O espaço sideral, a famosa fronteira final, deixou de ser faz tempos um assunto do imaginário. Vários países já exploram seu potencial, em benefício de seu próprio desenvolvimento econômico, científico e cultural, e esse é um movimento que deve se intensificar nos próximos anos. Estamos em meio a uma revolução comercial, promovida pelo acesso de baixo custo ao ambiente espacial, e cabe aos países ainda não atuantes decidir se serão meros espectadores ou participantes ativos e relevantes nessa nova era. Missões de espaço profundo são catalisadores que impulsionam o desenvolvimento tecnológico, a ciência de excelência e o sentimento de realização do fantástico. Sua realização ajuda a desenvolver a cultura espacial numa sociedade, além de gerar sentimentos coletivos de orgulho, confiança e capacidade de realização.

No momento em que estamos prestes a comemorar os 50 anos da chegada da humanidade ao nosso corpo celeste mais próximo, acreditamos que seja a hora de o Brasil tomar parte neste caminho, lançando-se a novos desafios de alta tecnologia e trazendo novas descobertas que serão úteis para o futuro de missões tripuladas, por meio de uma iniciativa genuinamente brasileira.

O FAQ da página foi retirado do manifesto da missão lunar brasileira, documento escrito na forma de perguntas e respostas produzido a partir da interação entre Salvador Nogueira, jornalista de ciência, e Lucas Fonseca, o idealizador da missão Garatéa. Revisão: Sylvio Monteiro Deutsch

FAQ

Quando astronautas estiveram na órbita lunar pela primeira vez, uma das imagens que chamou mais a atenção deles foi a visão da própria Terra – um globo pequeno e frágil em meio ao vazio do espaço. De certa maneira, queremos retomar esse exercício de reflexão sobre nosso próprio mundo, mas com um olhar mais científico. A missão Garatéa-L tem por objetivo investigar dois momentos distintos da vida na Terra: o seu passado e o que nos espera no futuro.

Por meio de experimentos de astrobiologia, colônias de micróbios terrestres, escolhidas por sua extrema resistência a ambientes extremos, serão inseridas numa órbita lunar, em um ambiente cujo nível de proteção contra radiação oferecido pelo campo eletromagnético da Terra varia conforme nosso satélite natural avança em seu giro ao nosso redor. Durante os períodos de Lua cheia, a cauda da magnetosfera terrestre – moldada pelo vento solar – chega às imediações lunares, oferecendo alguma proteção. Mas nos outros trechos da órbita, isso não acontece. A ideia é investigar que mecanismos biomoleculares a vida tem para lidar com essas variações na incidência de radiação, testando diretamente os limites da habitabilidade no Sistema Solar. Seria a vida como conhecemos capaz de existir fora das condições protegidas de nosso planeta e, portanto, talvez muito mais comum no Universo?

Ao acompanharmos a reação desses microrganismos ao ambiente extremo encontrado na órbita lunar, estaremos voltando ao passado do próprio Sistema Solar e ajudando a compreender a origem da vida e suas possibilidades de ter surgido e se espalhado, além da Terra. Nas primeiras centenas de milhões de anos de nosso Sol, quando a vida provavelmente estava surgindo, a atividade estelar era muito intensa, com grandes tempestades solares. Ainda não é bem conhecido o impacto dessas altas doses de reação sobre a vida: pode ser que ela tenha sido um fator deletério, mas também é possível que ela tenha facilitado as reações de química prebiótica. Poder realizar experimentos em um ambiente rico em radiação, como o existente além da magnetosfera terrestre, é uma oportunidade única de compreender os efeitos dessas condições sobre a vida e testar a habitabilidade de ambientes extraterrestre, similares aos da superfície marciana, das luas geladas de Júpiter e mesmo dos recém-descobertos exoplanetas.

Além disso, com os esforços atuais da exploração espacial humana além da órbita terrestre baixa, como para viagens tripuladas a Marte ou quaisquer outras destinações em espaço profundo, será essencial poder manter microbiomas complexos estáveis por longos períodos. Serão esses microbiomas, como os existentes aqui na Terra, que irão garantir solos férteis nas futuras colônias lunares, marcianas ou mesmo em grandes naves interplanetárias, produzindo alimentos, modificando a atmosfera ou mesmo produzindo bioplásticos para criar as estruturas necessárias para que a humanidade se torne realmente uma civilização multiplanetária.

Pensando nesse futuro da exploração espacial humana, a missão também embarcará culturas de tecidos humanos, para análise do efeito prolongado da radiação do ambiente cislunar (próximo à Lua) na constituição de suas células. Busca-se entender que tipo de danos as células humanas poderão sofrer em viagens tripuladas de longa duração, e pensar nas formas de minimizá-los, para garantir o sucesso desse novo e grande desafio para a humanidade ir além de nosso planeta, que pode ser essencial para garantir a sobrevivência de nossa espécie.

Por fim, a órbita altamente excêntrica da Garatéa-L levará à realização de voos rasantes sobre o polo Sul lunar, onde existem crateras que abrigam gelo de água, em regiões onde o Sol nunca bate. O estudo dessa região com uma câmera de alta resolução, em particular a bacia do polo Sul-Aitken, é de grande interesse científico. Além da presença de recursos naturais potencialmente úteis para a futura exploração lunar, essa estrutura geológica – fruto de um impacto imenso ocorrido no lado afastado da Lua – tem anomalias magnéticas e de composição que ainda precisam ser inteiramente compreendidas. Agora, a ciência a ser produzida é apenas parte da história.

A Garatéa-L, na condição de primeira espaçonave lunar brasileira, produz um legado tecnológico que poderá ser reaproveitado, tanto em aplicações aqui na Terra como em futuras missões espaciais. Além disso, o projeto assume o compromisso de criar, por meio de uma missão empolgante e desafiadora, uma ferramenta de empoderamento sócio-educacional que tem por objetivo despertar o interesse de milhares de estudantes brasileiros para carreiras em ciência, tecnologia, engenharia e matemática – um dos objetivos estratégicos essenciais ao futuro desenvolvimento do país. Queremos criar o sentimento de que somos brasileiros e podemos sonhar alto. O sucesso da missão está intimamente conectado com esse legado, com impacto direto nas gerações futuras.

 

Uma das coisas que tentamos provar com a Garatéa-L é que o Brasil pode sonhar com missões espaciais audaciosas com custo compatível com sua capacidade de investimento no setor espacial, sem comprometer prioridades de investimentos governamentais e as metas de responsabilidade fiscal. Missões bem-sucedidas de baixo custo começam a se tornar a opção de preferência para nações em desenvolvimento, como a Índia pôde atestar em 2014, com sua primeira missão marciana, a Mars Orbiter Mission (MOM), que custou US$ 73 milhões.

Aproveitando-se de uma oportunidade única de lançamento compartilhado e a tecnologia nascente dos satélites de pequeno porte (cubesats), a Garatéa-L tem custo total estimado em cerca de R$ 35 milhões – trata-se de um custo menor do que a mais barata das missões de espaço profundo já realizada até hoje, no mundo todo.

O financiamento será estruturado num modelo de PPP (parceria público-privada). Seria, aliás, a primeira iniciativa espacial brasileira com essa matriz. Os recursos privados viriam pela comercialização de cotas publicitárias sobre a missão, direito de imagem e participação na propriedade intelectual gerada pelo desenvolvimento tecnológico.

Para o governo, existe o compromisso de elevar a participação do Brasil no cenário mundial da pesquisa espacial e torná-lo um player relevante no setor nascente da exploração comercial do espaço, que já é visto por muitos países e empresas como o futuro grande motor de crescimento econômico. Com a crescente redução do custo de acesso ao espaço propiciada por novas tecnologias de lançamento e construção de satélites, o espaço irá além da ciência para se tornar uma área estratégica no cenário geopolítico global.

 

O lançamento está condicionado com o cronograma da missão Pathfinder, uma joint-venture das empresas britânicas SSTL e Goonhilly. Através do suporte da Agência Espacial do Reino Unido (UK Agency) e da Agência Espacial Europeia (ESA), a missão Pathfinder servirá de nave-mãe para outras cinco missões internacionais que se utilizam da plataforma de cubesats e possuem objetivos distintos de visitação da órbita ao redor da Lua. A missão proposta pelos britânicos irá fornecer uma plataforma de telecomunicação, servindo de relay para os pequenos cubesats conseguirem enviar dados para a Terra. Além disso, cada missão terá a chance de ser inserida em órbitas desejadas para cumprimento de seus experimentos ao redor da Lua, pois a nave-mãe possuirá mecanismos de inserção orbital dos pequenos satélites embarcados com relativa flexibilidade.

 

Muitas vezes não nos damos conta de que a Lua é um mundo inteiro. Dizer que aprendemos tudo que há para saber sobre ela em seis pousos diferentes – todos em apenas um hemisfério – é como dizer que, ao visitarmos São Paulo, Curitiba, Belo Horizonte, Cidade do México, Buenos Aires e Los Angeles, não há nada mais que possamos aprender na Terra!

Isso sem falar que a tecnologia avança; e com ela nossa capacidade de propor e responder novas perguntas científicas. Meio século depois do primeiro pouso tripulado, novas tecnologias e experimentos podem ser embarcados em missões que determinarão qual a relação futura que teremos com nosso corpo celeste mais próximo.

A Lua representa a porta de entrada e uma excelente plataforma de testes para a colonização interplanetária; para tanto precisamos entender profundamente como poderemos usar as características desse astro para manter a vida humana. As missões Apollo foram um grande esforço no sentido de estabelecermos novas fronteiras para a viagem tripulada, e de fato várias amostras lunares foram colhidas e estudadas. Entretanto, detalhes sobre a face mais distante da Lua, pontos de acúmulo de água, nível de radiação da região etc. só foram estabelecidos por missões posteriores. Até hoje não houve um pouso sequer no lado afastado lunar – seja ele tripulado ou não tripulado. (A China pretende cumprir esse objetivo até o fim de 2018, com o envio de um jipe robótico até lá, na missão Chang’e 4.)

Em suma, ainda existe muito a descobrir na Lua, até mesmo para permitir a instalação de uma base tripulada em sua superfície. E é consensual que, no caminho para seu próximo grande objetivo – o envio de astronautas a Marte –, a humanidade terá de tratar a retomada da exploração lunar como parada obrigatória. Aliás, a NASA, agência espacial americana, espera ter astronautas na órbita da Lua já no início da próxima década.

 

O Brasil deve sempre orientar suas expectativas do desenvolvimento técnico com o que existe de vanguarda do mundo. Atualmente já tivemos missões indianas, japonesas e chinesas para a Lua; e temos missões tripuladas americanas, chinesas e europeias para a Lua planejadas para a próxima década. Ir à Lua demonstra uma capacidade técnica que poucos países no mundo possuem, e mesmo que não utilizemos um veículo próprio para o transporte da missão, o fato de termos uma sonda fazendo ciência de primeira linha e resistindo ao ambiente nocivo do entorno lunar nos dá a chance de nos qualificarmos para fazer parte das maiores conquistas da humanidade que estão por vir.

Estamos no ponto de decidirmos qual será a nossa posição em relação ao futuro da exploração espacial: seremos apenas espectadores ou faremos parte de um seleto grupo de países que determinará quais caminhos a humanidade trilhará no futuro próximo? Ir à Lua significa que estamos prontos para desafios maiores, facilitando assim o desenvolvimento de novas atividades econômicas que acompanham o avanço da conquista espacial, bem como parcerias relevantes com outros países na aventura conjunta do desbravamento de novas fronteiras.

 

A Lua possui uma característica muito interessante, que é o fato estar ora parcialmente protegida, ora não, pelo campo eletromagnético da Terra. Isso se dá devido ao formato alongado do campo, proveniente da interação com os ventos solares. A chamada magnetosfera é um dos principais atores que permitem a vida na Terra, pois nos priva do contato mais intenso com os raios cósmicos, extremamente nocivos à vida. Para uma sonda que orbita a Lua, o balé orbital – a espaçonave girando ao redor da Lua, que por sua vez gira ao redor da Terra, que por sua vez gira ao redor do Sol – cria uma situação extremamente crítica para o funcionamento eletrônico da sonda. A radiação danifica, muitas vezes irreversivelmente, o funcionamento dos dispositivos eletrônicos embarcados e, por isso, o desenvolvimento das técnicas de escudagem é substancial para o sucesso da missão.

 

A missão é constituída por um grupo de pesquisadores provenientes de várias universidades e institutos tradicionais brasileiros e que possuem históricos no desenvolvimento de tecnologia espacial. Trata-se de pessoal altamente qualificado alocado em instituições como INPE, IMT, ITA, LNLS, PUC-RS, UFSC e USP. Além disso, institutos estrangeiros também serão incluídos para dar suporte à iniciativa. A coordenação da missão, por sua vez, é realizada pela empresa privada Airvantis, fundada por Lucas Fonseca, engenheiro espacial e único brasileiro a trabalhar na missão Rosetta, que realizou o feito inédito de pousar uma sonda na superfície de um cometa em 2014. Além da parte técnica, um grupo de profissionais qualificados para captação de recursos está sendo constituído, para garantir que a verba necessária para a condução da missão seja levantada na parceria público-privada

 

Para garantir uma chance de sucesso elevada, a tecnologia a ser desenvolvida será baseada em missões brasileiras de baixa órbita já desenvolvidas pelos institutos e universidades participantes. Com um histórico de cubesats já lançados pelo Brasil, e pelo apoio da estrutura fornecida pelo nosso Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), a missão possui meios de mitigar diversos riscos inerentes à atividade espacial. Herança de voos já executados é um ponto crucial para aumentar a confiabilidade do sistema como um todo e, mesmo que o Brasil nunca tenha lançado missões para o espaço profundo, a visitação em órbitas terrestres já apresenta dificuldades que serão enfrentadas igualmente no novo desafio. Além disso, existe o suporte na preparação da missão pelas equipes europeias, que possuem comprovado sucesso de pesquisas realizadas em espaço profundo.

 

São quatro experimentos principais:

i. Exposição de microrganismos e biomoléculas selecionadas em extrato sólido. Esse experimento é o mais simples e não existe um controle das condições ambientais das amostras, que estarão expostas a todos os fatores deletérios do ambiente de espaço profundo, como radiação particulada, UV e variação de temperatura, sendo possível acompanhar o nível de lesão sofrido ao longo dos meses. O experimento consiste de pequenos poços com as amostras selecionadas depositadas sobre um sistema de carrossel, que permitirá a análise sequencial dos danos moleculares sofridos por meio de técnicas espectroscópicas.

ii. Cultivo microbiano em um meio líquido. Diferindo do primeiro experimento, o cultivo de microrganismos em meio líquido permite estudar a resposta de células metabolicamente ativas, que irão responder aos fatores de estresse do ambiente espacial, especialmente a ausência de gravidade e alta radiação. Em vez de simplesmente acumular os danos moleculares, como no experimento seco, os microrganismos irão atuar para realizar os reparos e mudar sua estrutura ecológica, e essas atividades poderão ser monitoradas em tempo real por um sistemas de microssensores embarcados. Dessa maneira, será possível correlacionar os danos descritos com o primeiro experimento com a atividade celular dos microrganismos, produzindo um modelo bastante completo da resposta da vida ao ambiente espacial. Por precisar de um sistema fechado, pressurizado e com temperatura regulada, o experimento em meio aquoso apresenta uma complexidade e desafios de engenharia muito maiores que o de amostras secas.

iii. Exposição de um tecido humano ao ambiente espacial cislunar. Em um experimento que possui semelhança com o do crescimento de bactérias em meio aquoso, um tecido humano será repousado num meio aquoso, com uma simulação que permita o controle de pressão e temperatura, bem como disponibilidade de nutrientes. Com isso, será possível investigar os danos causados pela exposição prolongada da microgravidade e da radiação espacial. O principal objetivo é identificar possíveis danos e ajudar a elaborar estratégias de mitigação e proteção para missões tripuladas de longa duração realizadas além do campo eletromagnético da Terra.

iv. Câmera em espectro a ser definido, objetivando a observação do polo Sul da Lua em voos rasantes. A bacia de Aitken, que se encontra perto do polo Sul, é um ponto de especial interesse por sua constituição geológica. Para um estudo detalhado, deseja-se efetuar voos rasantes, através de uma órbita polar com alta excentricidade, para que os instrumentos a bordo da sonda possam capturar novas informações dessa região que é provavelmente a mais rica em recursos para manutenção de bases habitadas futuras.

 

As atividades estão sendo preparadas em duas frentes distintas: uma técnica, ligada ao desenvolvimento da sonda, e outra financeira, para a captação de recursos.

Na parte técnica, outras missões já executadas estão servindo como plataforma para o desenvolvimento. Podemos citar aqui os nanossatélites desenvolvidos pelo INPE e o ITASat, desenvolvido pelo ITA. Circuitos tolerantes a falha, importantíssimos para contornar os problemas da radiação, já vêm sendo trabalhados pela EESC-USP e pelo IMT há algum tempo, e por fim temos o LNLS, IQ e IO da USP, UFSC, USRA e Micro-G da PUC-RS como responsáveis pelos experimentos, tendo um histórico de pesquisa no campo de astrobiologia e medicina em microgravidade. Além disso, o INPE oferece suporte de suas instalações para qualificação e teste de todas as partes e subsistemas que estão sendo pesquisados, antecipando as condições nocivas do ambiente lunar. A rotina de qualificação e testes dos subsistemas é essencial para o sucesso da missão, uma vez que podemos simular situação análogas às que encontraremos na região lunar. Já o time de prospecção financeira assume o caráter de uma empresa privada que possua a habilidade de negociação e assim viabilize o investimento necessário para o projeto.

 

Logo após a coleta dos dados, existirá um tempo de reserva para que os times proponentes da missão científica possam trabalhar a informação e publicar resultados. Mas posteriormente acreditamos que os dados devem ser compartilhados com toda a comunidade científica, sendo um legado pertencente a humanidade.

Tecnologias desenvolvidas e mesmo observações e dados que tenham interesse comercial serão comercializados previamente como parte da venda de cotas para empresas privadas. O objetivo maior é a viabilidade financeira da missão, e esse tipo de negociação é imprescindível para o sucesso.

 

Como descrito nos objetivos da missão, o público é o principal alvo a longo prazo. Para tanto, uma série de iniciativas e projetos paralelos de engajamento estão sendo desenvolvidos, no sentido de criar uma identidade ainda inexistente no Brasil da cultura espacial. O público será convidado a contribuir com o avanço da missão, assim como participar dela, possibilitando que seu legado técnico, científico e cultural seja compartilhado da maneira mais abrangente possível.

 

Envie seu nome junto da sonda Garatéa-L para órbita da Lua. Os nomes inscritos serão inseridos em uma memória SD e serão depositados junto da eletrônica de nossa sonda.