Home Ciência Copernicus: conheça o software que calculou a trajetória da nave Artemis 1

Se tudo ocorrer como o planejado, a Nasa deve lançar nos próximos dias o foguete da Artemis 1, em uma viagem de ida e volta à Lua. A missão deve durar entre 26 e 42 dias, a depender da data da decolagem, além de outros fatores que podem interferir na trajetória da nave.

Obviamente, para fazer esta viagem, não basta apenas apontar o foguete para a Lua e ligar os motores. É necessário realizar previamente uma série de cálculos complexos de mecânica espacial, afinal, estamos falando de uma viagem entre dois corpos celestes que estão se movendo no espaço – viajando em alta velocidade ao redor do Sol.

O foguete precisa ser lançado com precisão impecável — na hora exata, com uma velocidade correta, além de seguir uma trajetória à risca. Um ângulo errado poderia fazer o foguete bater na Lua, por exemplo. Já uma velocidade excessiva faria a nave escapar da gravidade da Terra e se perder no espaço interplanetário.

Para ajudar no traçado dessa trajetória, a agência espacial dos EUA utiliza o software Copernicus – nomeado em homenagem ao astrônomo e matemático Nicolau Copérnico, que defendeu a teoria de que a Terra gira em torno do Sol, no século 16.

Projeto Copernicus

O software começou a ser desenvolvido em agosto de 2001, por pesquisadores da Universidade do Texas, nos Estados Unidos. O primeiro protótipo foi lançado em 2004, e a versão operacional dois anos depois. Desde 2007, o desenvolvimento primário e atualização do software está a cargo de uma divisão da Nasa.

O sistema é baseado em Python e está disponível em multiplataforma, para Windows, Linux e OS X. O software é capaz de resolver problemas de otimização de trajetórias de naves espaciais para qualquer planeta ou lua do Sistema Solar, bem como missões para asteroides e cometas.

Atualmente, o Copernicus está em sua versão 5.2 e é disponibilizado gratuitamente. Porém, de acordo com legislações americanas, a liberação da licença deste software depende de um cadastro e posterior autorização governamental, podendo ser utilizado apenas por centros espaciais da NASA, universidades ou empresas que trabalham para o governo dos EUA.

Uso do Copernicus

No software da Nasa, todas as fases da missão são simuladas, incluindo a decolagem, a transferência para uma trajetória Terra-Lua, a entrada da nave em órbita lunar, assim como o retorno seguro ao planeta. Segundo a Nasa, a margem de erro tolerável no cálculo dessa trajetória é de 10 elevado a -12, ou seja, um erro máximo de até 0,000000000001.

Durante o planejamento da missão, uma série de variáveis deve ser consideradas, como os efeitos dos campos gravitacionais da Terra, da Lua e do Sol sobre a espaçonave; traçar um trajeto que mantenha ao máximo as comunicações entre a nave e a Terra; além de estudar opções de retorno no caso de uma falha no motor do foguete.

O trajeto também precisa considerar a saúde dos astronautas, minimizando os efeitos das acelerações e manobras no espaço sobre o corpo humano. Além disso, a trajetória é feita para que os astronautas sejam expostos o mínimo possível à radição dos Cinturões de Van Allen, que circulam a Terra.

Mesmo com todos esses cálculos, a NASA ainda precisa fazer correções de curso durante a viagem, com a navegação sendo guiada por uma série de tecnologias, como radar, laser e, até mesmo, a partir da observação da posição das estrelas no céu – da mesma forma como faziam os antigos navegantes pelos mares.

O Copernicus gera automaticamente uma série de relatórios, gráficos e parâmetros que serão utilizados pela NASA para acompanhar o voo da Artemis 1 em tempo real. O resultado desse trabalho foi uma trajetória complexa, que dependerá de uma série de manobras espaciais orquestradas com precisão para que a missão tenha sucesso.

Plano de voo

O trajeto final planejado pela Nasa inclui lançar a Orion em uma órbita retrógrada ao redor da Lua – no sentido oposto que o nosso satélite gira em torno da Terra –, fazendo-a chegar a até 97 km da superfície da Lua. Durante a missão, a nave deverá alcançar a distância de 450 mil quilômetros da Terra, quebrando o recorde da Apollo 13, de 400 mil km, em 1970.

A trajetória escolhida minimiza a quantidade de tempo que a nave fica na sombra da Lua, além de usar a gravidade lunar para retornar à Terra e cair com precisão no Oceano Pacífico.

No total, ida e volta, a Artemis viajará no espaço por mais de 2 milhões de km e alcançar velocidade de até 40 mil km/h.