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Para termos estruturas em Marte necessitamos de ter a clara noção que a realidade da Terra e as condições que temos no nosso planeta não se aplicam a Marte. Algumas ações externas que são consideradas no dimensionamento de estruturas na Terra, são também consideradas em Marte mas existem outras que são muito especificas do planeta vermelho. As principais que devemos de ter em consideração quando estamos a avaliar estruturas para Marte são a aceleração da gravidade, o vento, a atividade sísmica, os meteoritos, a radiação e as pressões.

 

Aceleração da Gravidade

A aceleração gravítica em Marte é de cerca 3,7 m/s2 , cerca de um terço da aceleração gravítica da Terra. Isto faz com que todos os “pesos” e ações descentes que as estruturas devem de suportar sejam bastante menores em Marte do que na Terra. Para dar um exemplo, na Europa um piso de um edifício habitacional é verificado para suportar um peso em utilização de 200kg/m2 enquanto que em Marte esse mesmo peso é de 57kg/m2.

 

Vento

Anteriormente ao estudo da ação do vento em Marte, seria esperado que este fosse um elemento muito condicionante na conceção da estrutura. No entanto, analisando os registos de velocidade de vento em Marte deparamo-nos com valores bastante abaixo do esperado. A velocidade de vento máxima alguma vez detetada em Marte foi de cerca de 30 m/s, muito menor que a velocidade máxima detetada na Terra. De maneira a conseguir comparar o vento do planeta Marte com o da Terra, foi executada uma interpolação que em primeiro lugar compara velocidades de vento máxima em tempestades de areia e que, posteriormente, calcula a velocidade base do vento.

 

 

 

Aplicando as normas presentes no capítulo de Ações do Vento no Euro código 1 chegamos a um valor de qb = 20,2 Pa. Devido ao baixo valor de qb podemos classificar a ação do vento como não condicionante.

 

 

Sismos

No final de 2018 a sonda Insight aterrou em Marte. Esta sonda tem como objetivo estudar a geologia do planeta através da análise da sua atividade sísmica. A sonda foi bem-sucedida em detetar terramotos em Marte, no entanto, a magnitude dos mesmos nunca ultrapassou os 4 Mw (Banerdt 2020). É necessário que o sinal de um terramoto comum em Marte seja ampliado cerca de dez milhões de vezes, de maneira a ser percetível para o humano. Como as acelerações do solo provocadas por este tipo de forças são de ordem de grandeza do Armstrong,  os tempos de resposta das estruturas e o impacto nestas são desprezáveis. Como podemos reparar nos dados recolhidos pela sonda (Banerdt 2020), para uma a mesma distância do epicentro, verificam-se acelerações verticais, oscilações e magnitudes drasticamente menores às da Terra.

 

 

Figura 1: Dados recolhidos pela sonda insight

  

Meteoritos

Como a massa de Marte é muito menor do que a da Terra, a aceleração gravítica do planeta vermelho é significativamente menor do que a terrestre. Esta redução na aceleração gravítica incentiva os constituintes da atmosfera a abandonarem o planeta.

Da fraca atração gravítica, resulta uma atmosfera em Marte significativamente menos densa do que a da Terra e um campo magnético com menor poder repulsor que o da Terra. Ou seja, o planeta vermelho não é munido de uma proteção física contra meteoritos, que podem comprometer fatalmente o sucesso da missão em Marte. Dessa maneira, o impacto que os meteoritos têm no planeta Marte foi analisado.

Através de um modelo terrestre (Hughes 2003), que relaciona o diâmetro das crateras com a energia de impacte do meteorito, e assumindo a esfericidade do meteorito, conseguimos relacionar o diâmetro do meteorito com a dimensão da cratera criada. O modelo utilizado admite uma densidade para o projétil de cerca 2800 . Para a determinação da velocidade dos meteoritos, foi analisado outro estudo (Le Feuvre 2011), que relaciona a distribuição de velocidades de impacto dos meteoritos com a sua probabilidade de ocorrência. Nesse mesmo estudo (Le Feuvre 2011), foi também relacionado o número de eventos por ano por  de meteoritos que atingem a superfície de Marte e a dimensão da cratera provocada por esses mesmos eventos.

 

 

 

A partir da dimensão da cratera é possível determinar a área da circunferência criada pela cratera e multiplicando pelo número de eventos, conseguimos obter uma relação a probabilidade de ser atingido por um meteorito com a dimensão do objeto, para cada velocidade selecionada.

Além disso, foi possível estimar uma espessura mínima que o compósito teria de ter para resistir ao impacto de um meteorito, em função também do diâmetro do meteorito (Tijin 2013).

 

 

Figura 2: Probabilidade de ser atingido por um meteorito

 

A probabilidade de ser atingido por um meteorito é bastante baixo, mas ainda assim bastante superior à da Terra.

 

Radiação

A falta de proteção provocada por uma atmosfera pouco densa e um campo magnético fraco expõe, sem qualquer tipo de proteção, os tripulantes da missão de colonização a radiações solares e cósmicas. Por exemplo, na Estação Espacial Internacional, devido à proximidade que a estação tem com a Terra, o problema é mitigado pelo forte campo magnético da Terra.

Dados recolhidos do banco de dados da NASA – Space Radiation.

• Exposição média à radiação por ano na Terra: 3 mSv
• Exposição média à radiação por ano em Marte por ano: 600 mSv
• Exposição máxima admissível de um astronauta por ano: 50 mSv

De acordo com os dados obtidos, é necessário um fator de proteção de 92% para que se possam criar estruturas e bases de vida capazes de oferecer segurança às radiações.

 

Pressão

A pressão atmosférica em Marte é de 610 Pa, que representa 0,6 % da pressão atmosférica da Terra. Tendo em consideração que a pressão no interior do habitat terá de ser a pressão atmosférica da Terra ou próximo disso, haverá sempre uma diferença de pressão que realizará o efeito de balão na estrutura. Dessa maneira, o material da estrutura necessitará de ser resistente a essa pressão. O valor dessa pressão é de 10.070 kg/m2.

 

Fontes:

BANERDT, W. Bruce, et al. Initial results from the InSight mission on Mars. Nature Geoscience, 2020, 1-7.

LE FEUVRE, Mathieu; WIECZOREK, Mark A. Nonuniform cratering of the Moon and a revised crater chronology of the inner Solar System. Icarus, 2011, 214.1: 1-20.