A sua plataforma de embarque para a Astronáutica, Astrofísica e Astronomia - Com a qualidade jornalística Via Fanzine
|
Saturno & periferia
UM BREVE HISTÓRICO DA MISSÃO CASSINI-HUYGENS Exploração de Saturno: Cassini-Huygens faz o sistema solar nos parecer menor
Após viagem de quase sete anos o módulo orbitador Cassini-Huygens adentrou a órbita de Saturno em julho de 2004 e no Natal daquele ano, enviou a sonda Huygens à superfície da segunda maior lua do sistema solar. Diversas imagens seriam feitas nas cercanias do mais excêntrico planeta do sistema solar.
Por Pepe CHAVES* De Belo Horizonte Para ASTROvia
Imagem de grande nitidez feita pelo Cassini dos anéis de Saturno.
BAIXA DENSIDADE – Saturno, o sexto planeta do sistema solar é um gigante basicamente composto de hidrogênio, bastante similar ao seu vizinho, Júpiter, contudo sua densidade é menor que a da água, ou seja, se tivesse como colocá-lo num oceano terrestre, ele flutuaria tal como uma bola de plástico. Em dimensões é 755 vezes maior que a Terra, sendo o segundo maior planeta do sistema solar. Curiosamente, tem sua região equatorial um pouco avantajada, tornando-o achatado no centro. Um ano de Saturno equivale a 29,5 anos terrestres, tempo que se gasta para completar uma volta em torno do Sol. Sua distância média do astro-rei é de 1,4 milhões de km (cerca de 9,5 vezes superior à distância entre a Terra e o Sol) e por isso recebe somente uma pequena fração do calor e da luz solar em quantidade 90 vezes inferior a que chega até o nosso planeta.
Sua atmosfera é composta de 96% de hidrogênio, 3% de hélio e 0,4% de metano gasoso. Em seu interior as temperaturas são baixas e a pressão é alta, causando assim, a condensação da amônia existente, propiciando a formação de nuvens brancas. Saturno emite o dobro do calor que recebe do Sol, efeito da compressão do hélio em suas regiões atmosféricas centrais. No interior da atmosfera foram medidos ventos que chegaram a atingir 1.800km/h, velocidade ainda não registrada em nenhum outro planeta. Esses ventos são gerados por sua própria fonte interna de calor, assim como as violentas tempestades ciclônicas que, às vezes, perduram por vários anos terrestres.
O descobrimento de Saturno se deu em 1610, quando o astrônomo italiano Galileu Galilei o observou pela primeira vez através de um rudimentar telescópio. O pesquisador ficou surpreso com um certo detalhe não encontrado em nenhum outro astro observado anteriormente. Avistou um par de objetos de cada lado do planeta, que posteriormente ele desenhou e chamou de "alças de xícara", o que na realidade eram os anéis. Porém, somente em 1659, o astrônomo holandês Christian Huygens, após pesquisar com afinco os detalhes saturninos, anunciou que aquela visagem vislumbrada por Galileu tratava-se de um anel que envolvia a esfera planetária. Em 1675, o astrônomo franco-italiano Jean Dominique Cassini, também conhecido como Giovanni Cassini, após detalhados estudos, descobriu o intervalo existente entre os anéis A e B e estabeleceu suas relações de equilíbrio com os satélites de Saturno. ANÉIS - Somente muito tempo após as pioneiras observações de Cristian Huygens no século XVII, soube-se que os diversos anéis de Saturno não são propriamente sólidos, pois a maior parte deles é formada de minúsculos cristais de gelo e pedras congeladas. Os três anéis maiores receberam as nomenclaturas A, B, C. O anel central B é o mais largo e brilhante e está separado do A (o mais externo), segundo a divisão estabelecida pelo astrônomo Jean Dominique Cassini, o "senhor dos anéis" de Saturno.
Detalhe dos anéis de Saturno em fotografia feita pelo Cassini. Posteriormente, verificou-se que os anéis maiores são formados por milhares de anéis menores, que se alternam com faixas vazias, formando uma estrutura parecida com os sulcos dos discos em vinil. Apesar de serem enormes em diâmetro, os anéis possuem pouquíssima massa, ainda de origem não esclarecida. Dentre as hipóteses para o seu surgimento, está a de tratar da fragmentação de um ou mais, supostos satélites naturais, que porventura Saturno teria no seu passado remoto. SATÉLITES - Saturno é o planeta que possui mais satélites (ou luas) em todo o sistema solar. A maioria, trata-se de astros diminutos formados por gelo e rochas. Alguns cientistas afirmam extra-oficialmente, a existência de 31 luas em torno de Saturno. No entanto, já temos 18 delas cientificamente catalogadas, sendo suas nomenclaturas oficiais, as seguintes: Pan, Atlas, Prometeo, Pandora, Epimeteo, Jano, Minas, Encelado, Tetis, Hiperion, Telesto, Calipso, Dione, Helena, Rea, Titã, Japeto e Febe. Existem complexas relações de equilíbrio entre alguns destes satélites e o sistema de anéis saturnino. Em sua época, Cassini mostrou também que a influência gravitacional de alguns satélites faz com que o material componente dos anéis se mantenha em órbitas estáveis.
A divisão dos anéis, estabelecida por Cassini, prevê até a estabilizante presença do pequeno Mimas (o menor satélite de Saturno) nesse contexto. Como claro exemplo de um satélite que interfere diretamente nos anéis planetários, está o diminuto Encelado, que possui uma superfície muito luminosa e desprovida de crateras. Pode ser que este satélite seja fornecedor de gelo para os anéis, pois o seu interior certamente é quente e, com isso, estando em movimento, o material fluido de seus vulcões escorre para o seu exterior, escondendo as crateras e nivelando sua superfície. Simultaneamente, “espirra” para fora de seu corpo o material excedente e, parte deste, certamente deve atingir os anéis.
Uma das primeiras fotografias feitas pelo Cassini, em cores reais.
Titã é a maior lua de Saturno e com seu diâmetro superior a 5.000 km é pouco maior que o planeta Mercúrio, sendo que, no sistema solar é pouco menor que Ganímedes, lua de Júpiter, a maior do sistema. Este satélite foi descoberto por Christian Huygens em 1655. Este Satélite difere bastante dos demais, sobretudo, por ser o único a possuir uma densa atmosfera composta de nuvens, a qual não deixa transparecer a visualização de sua superfície. Sua atmosfera é composta de nitrogênio, metano e de certa quantidade de etano, que dá colorido às suas nuvens e à sua abóbada celestial. É possível que existam verdadeiras chuvas de metano na superfície de Titã. Existe grande possibilidade de haver moléculas orgânicas no ambiente desse satélite, vez que a sonda Voyager 1, ao sobrevoá-lo em 1980, detectou a presença de moléculas complexas. Titã, quando visto através do telescópio orbital Hubble, se mostra apenas recoberto por sua densa camada de nuvens. EXPLORANDO SATURNO – E rumo ao exuberante mundo de Saturno, foi lançada aos céus em 1997 a nave não tripulada da Missão Internacional Cassini-Huygens, que toma emprestados os nomes de dois grandes pesquisadores deste planeta, o italiano Jean Dominique Cassini e o holandês Christian Huygens. O projeto Cassini-Huygens é um investimento orçado em 3,3 bilhões de dólares e teve início em 1982, após entendimentos estabelecidos entre a Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos e a Fundação Européia de Ciência, quando ambas instituições acertaram um acordo comum de exploração do sistema solar. Fundaram então o Comitê de Exploração do Sistema Solar, que estabeleceu, em 1983, o primeiro passo a ser dado às pesquisas: o envio de sonda para se fazer uma exploração detalhada de Saturno e sua avantajada lua Titã. Nascia então uma parceria entre a Agência Espacial América (NASA), a Agência Espacial Européia (ESA) e a Agência Espacial Italiana (ASI). A partir de 1988 a NASA começou a desenvolver estudos para a construção do módulo orbitador Cassini, enquanto a ESA passou a desenvolver estudos para construir e enviar a pequena sonda Huygens - a partir do módulo Cassini orbitando Saturno - à superfície de Titã. Anteriormente, sondas enviadas ao espaço por missões passadas acabaram por registrar detalhes instigantes acerca de Saturno. Dentre elas, a Voyager 1 e a Galileo (da Missão Galileo, em Júpiter), que conseguiram enviar - à considerável distância - instigantes imagens do gigante gasoso. Todas as imagens de Saturno e Titã enviadas anteriormente por outras sondas, juntamente com aquelas já colhidas pelo Hubble na órbita terrestre, viriam aguçar ainda mais o entusiasmo dos pesquisadores, ansiosos para se observar mais de perto, os misteriosos detalhes da natureza de tão distinto planeta.
Lançamento
A construção do equipamento foi concluída quase 10 anos após iniciada e culminaria no sucesso do lançamento do módulo, em 15 de outubro de 1997, da estação de lançamento do Cabo Canaveral (Estados Unidos). Naquela época, o projeto foi largamente criticado por ecologistas de várias partes do mundo, devido ao reator de plutônio utilizado pelo foguete Titan IV, o mais potente lançador que a NASA dispõe.
CASSINI-HUYGENS - O módulo orbitador Cassini tem 6,8 metros de altura por 4 metros de largura e de suas 5,6 toneladas, cerca de 2,5 são referentes ao combustível que carrega consigo. Para ativar a propulsão de dois motores de 450 Newtons de potência foram gastos três geradores termoelétricos de radioisótopos.
Através das emissões de sinais de rádio a partir do orbitador Cassini e, posteriormente, a partir da antena instalada na sonda Huygens - que estará na superfície de Titã - os astrofísicos poderão decodificar a análise da atmosfera de Saturno e de sua lua maior, respectivamente. Serão obtidos ainda outros importantes dados, tais como, suas composições físicas, velocidades dos ventos atmosféricos do planeta e a – ainda que remota – possibilidade da suposta existência de nuvens d’água, sobretudo, em regiões mais escuras (profundas) detectadas em Saturno. Estes sinais, viajando a velocidade da luz, demorariam 1 hora e 24 minutos para chegarem a Terra.
Em 15 de outubro de 1997 o módulo Cassini foi lançado para somente atingir a órbita de Saturno em 1º de julho de 2004 (4:12 a.m. GMT). A chegada aos arredores de Saturno gerou comemoração para toda a equipe envolvida no tríplice projeto espacial, sediado no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, em Pasadena, Califórnia.
Em terra, a estação receptora de Canberra, equipada com uma das três grandes antenas da rede DSN - que controla também outras missões semelhantes - recebe os sinais vindos da região de Saturno. Nos primeiros dias que entrou na órbita de Saturno, Canberra recebeu de Cassini pobres sinais, distorcidos pela interferência magnética dos fortes ventos atmosféricos.
Um fato irônico na viagem da Cassini a Saturno foi que, antes de tomar o rumo de destino o módulo teve que retornar até o encontro de Vênus, perfazendo dois giros em sua órbita. Estas entradas e saídas das órbitas planetárias que se encontravam em seu caminho, buscavam obter uma performance mais vantajosa à viagem do módulo.
Ao abandonar uma destas órbitas planetárias (Vênus, Terra e Júpiter), o módulo Cassini poderia ser “arremessado” com maior impulso, para assim, deslizar mais rapidamente no vácuo espacial. Após deixar Vênus, o módulo causou frisson no meio astronômico quando passou pela Terra em agosto de 1999, já rumando a Saturno. Em janeiro de 2000 o módulo se encontrava às cercanias de Marte quando passou a 1,6 milhões de quilômetros do asteróide Masursky e pôde captar imagens de grande nitidez desse astro errante. Em dezembro de 2004, o módulo se enquadrou na órbita de Júpiter de onde colheu preciosos dados técnicos – que ainda serão checados com aqueles anteriormente colhidos pela sonda Galileo.
LONGA JORNADA - O equipamento pesando mais de 5 toneladas chegou intacto ao seu destino após perfazer uma jornada de 3500 milhões de km – incluindo os giros de pião executados em três órbitas planetárias – percorrendo o espaço entre a Terra e Saturno, durante quase sete anos. Poucas horas após entrar na órbita de Saturno, o equipamento já estaria enviando as primeiras imagens, ainda não muito nítidas, dos gigantescos anéis saturninos - que têm largura superior à soma de “seis Terras” juntas. Os cientistas temiam por um suposto choque entre o módulo orbital e os elementos rochosos que compõem os anéis, o que felizmente não ocorreu, pois, após acertadíssimas e complexas manobras, o módulo foi colocado em órbita exatamente como previsto por seus projetistas. Ao perceber que tudo saíra como planejado, a NASA se pronunciou à imprensa através do Dr. Ed Weile, um dos coordenadores do projeto, que afirmou entusiasticamente: “Esta foi uma grande conquista para a NASA e os seus parceiros, a ESA e a ASI”.
Descida da Huygens
Passados 30 segundos da abertura dos pára-quedas a velocidade será reduzia para 80m/seg, quando se desprenderão de sua parte inferior, um escudo protetor e os trens de aterrissagem, que deverão atingir a superfície titânica a uma velocidade de 40m/seg e, então, descartará o seu pára-quedas principal e passará a depender apenas de um outro, menor, que estabilizará sua descida.
HUYGENS - A pequena sonda Huygens projetada e construída pela ESA, pesa 350 kg e sua principal missão será executar diversos levantamentos na superfície e na atmosfera de Titã. A sonda fará um lento trabalho, já que terá que permanecer “hibernada” por cerca de 150 minutos, para cada três minutos - em média - de atividade.
Antes de repousar, a sonda apontará sua antena para a Terra e enviará os últimos sinais colhidos enquanto “dorme”. Durante o tempo em que estiver “acordada”, a Huygens pesquisará as variações atmosféricas e espectrais de Titã. A sonda fará fotografias da superfície e dos oceanos de metano líquido existentes naquela lua.
Antes de repousar, a sonda apontará sua antena para a Terra e enviará os últimos sinais colhidos enquanto “dorme”. Durante o tempo em que estiver “acordada”, a Huygens pesquisará as variações atmosféricas e espectrais de Titã. A sonda fará fotografias da superfície e dos oceanos de metano líquido existentes naquela lua.
EQUIPAMENTOS - Os equipamentos básicos que se encontram na Huygens são os seguintes: Huygens Atmospheric Structure Instrument (HASI), sensores para medição das propriedades elétricas e físicas da atmosfera; Doppler Wind Experiment (DWE), que usará um oscilador ultra-estável permitindo a estabilidade da freqüência de transmissão da sonda diante dos violentos ventos atmosféricos; Aerosol Collector and Pyrolyser (ACP), filtros coletores de amostras atmosféricas a serem estudadas; Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR), instrumento que fará imagens e análise de espectros durante o repouso da sonda, medindo as partículas atmosféricas e utilizando-se, quando necessário, de sua iluminação artificial nos locais de baixa luminosidade; Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GCMS), que fará a análise química de gazes, identificando as constituições atmosféricas; Surface-Science Package (SSP), que é formado por um conjunto de nove instrumentos de medição, que farão estudos sobre a velocidade do som naquele ambiente; as profundidades em locais de superfícies líquidas e a rugosidade superficial sólida.
De forma que, diversos sensores específicos estarão medindo densidades, temperaturas, índices de refração, condutividade térmica, capacidade calorífica e interferências elétricas, visando o envio da maior quantidade possível de dados coletados.
Serão produzidas também pelo Cassini, imagens de animação tridimensionais mostrando como se dão os movimentos da atmosfera saturnina. Está previsto para que o módulo Cassini execute 74 órbitas em torno de Saturno e ainda, 44 sobrevôos até a órbita de Titã a uma altitude de 65.000 km, além de realizar sobrevôos específicos até outras luas.
EQUIPAMENTOS - Seus múltiplos equipamentos consistem basicamente em instrumentos ópticos de sensores remotos, incluindo as câmeras e o espectrômetro duplo, denominado Composite Infrared Spectrometer (CIRS), equipado com o avançado instrumental IRIS, usado na Missão Voyager, porém, agora numa versão dez vezes mais aperfeiçoada que a do seu ancestral tecnológico.
O Cassini leva consigo sete microfones, projetados para a captação das variadas faixas de freqüência existentes nas imediações a que se encontrará. Além destes poderosos “ouvidos”, inclui-se também, “olhos” possantes, instalados em um complexo conjunto de câmeras denominado Imaging Science Subsystems (ISS), equipado com avançados sensores CCD de 1.024x1.024, que permitem a execução de tomadas panorâmicas amplas, até um close fechado em detalhes pré-estabelecidos pelos cientistas. O ISS fotografará o movimento atmosférico de Saturno e Titã, estudando suas composições e as características das nuvens, além de mapear a superfície dos satélites.
Um espectrômetro ultravioleta também está entre a parafernália que se encontra no seio da Cassini. Trata-se do Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS), um sofisticado equipamento que terá o trabalho de medir o comprimento da luz na longitude das ondas atmosféricas, nos anéis e nas luas de Saturno.
Alguns equipamentos do Cassini
Dentre alguns dos sensores de microondas remotos que serão utilizados estão o Cassini Radar (RADAR), que constitui-se basicamente da antena principal do módulo, que realizará transmissões a partir da atmosfera de Titã e averiguará o estado da matéria em que esta se encontra, se incumbindo também de executar mapeamentos topográficos e geográficos de sua superfície; Radio Science Subsystem (RSS), que usará os sistemas de comunicação por rádio para medir a composição, pressão e as temperaturas atmosféricas da lua Titã, Saturno e seus anéis. Estes instrumentos irão trabalhar em conjunto.
O trabalho de estudo dos campos magnéticos - compostos por inúmeras partículas e ondas - ficará a cargo da Cassini Plasma Spectrometer (CAPS), que medirá os fluídos de moléculas ionizadas, fluídos eletrônicos, magnetosfera, auroras e o plasma interestelar de Saturno e Titã. O Cosmic Dust Analyzer (CDA) fará análise diretamente na poeira cósmica que se encontra na forma de diversas partículas flutuantes em torno do planeta. Serão investigadas várias propriedades destas partículas, tais como suas constituições físicas, químicas, dinâmicas, além de sua interação com os satélites. O Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) é o aparelho que medirá a ionização ambiente e as moléculas neutras das altas camadas atmosféricas de Titã e ainda, a magnetosfera de Saturno.
Para se fazer projeções tridimensionais que determinarão o posicionamento do módulo no ambiente em que se encontra, será usado o Dual Technique Magnetometer (MAG) que, para tanto, terá de determinar precisamente, os campos magnéticos do planeta.
A medição das descargas elétricas e dos campos de energia iônica e eletrônica, e ainda, medições do campo plasmático, serão executados pela Magnetospheric Imaging Instrument (MIMI) que contará com o auxílio do Radio & Plasma Wave Science (RPWS), que medirá os campos elétricos e magnéticos, a densidade eletrônica e a temperatura ambiente.
UM FUTURO CERTO - Após o terceiro dia em órbita saturnina o Cassini já pôde revelar interessantes detalhes da natureza de Saturno e de seu satélite Titã. Ao se posicionar a cerca de 440.000 km de tais superfícies, conseguiu realizar uma série de fotografias panorâmicas. O cientista-chefe da missão internacional, Dennis Matson, declarou sobre as pioneiras imagens feitas pelo Cassini: "Estas primeiras imagens nos parece mal focadas e de difícil interpretação, devido ao fato de nossos instrumentos terem captado na superfície, uma intensa claridade. Futuramente, realizaremos sobrevôos mais rasantes, quando conseguiremos então, maiores detalhes das superfícies”.
A julgar pelo desempenho da missão até agora, podemos aguardar por outros momentos de grande emoção que estarão por vir brevemente, tais como foram, o lançamento do foguete Titan IV levando o Cassini ao espaço; as incríveis manobras orbitais praticadas durante a viagem; a chegada a Saturno, incluindo a fatídica manobra de colocação do equipamento à órbita de destino e, sobretudo, pelas brilhantes descobertas, que estão revelando novos elementos químicos e físicos que permeiam o misterioso e inóspito ambiente saturnino.
* Pepe Chaves é editor do jornal Via Fanzine e portal UFOVIA (www.viafanzine.jor.br). - Traduções: Do autor.
- Baixe PDF grátis: Observatório de Campinas divulga atual oposição de Saturno
- Fontes de pesquisa:
Web: http://www.nasa.gov/home/index.html http://saturn.jpl.nasa.gov/home/index.cfm http://www.sondasespaciales.com/modules.php?name=News&new_topic=86 http://www.aldebaran.cz/bulletin/2003_20_son.html http://www.pd.astro.it/urania/schede/cassini.html http://www.uco.es/~i52cacaj/AAC/bolet26/cassin.htm http://www.conviteafisica.com.br/home_fisica/biografia/biografia_huygens.htm http://astro.if.ufrgs.br/bib/huygens.htm#cassini
Fotos e imagens ilustrativas: JPL / NASA / ESA / ASI / Space Science Institute
Referências: - Thomas, P., J. Veverka, D. Morrison, M. Davies. and T. V. Johnson. "Saturn's Small Satellites: Voyager Imaging Results." - Journal of Geophysical Research, November 1, 1983, 8743-8754. - Soderblom, Laurence A. and Torrence V. Johnson. "The Moons of Saturn." Scientific American, January 1982. - Encyclopaedia Britannica, vol:11, p.949, 1963. - Great Books of the Western World, Encyclopaedia Britannica, Editor William Blake, Newton & Huygens, Vol.34, p. 547-548, 1952. - Enciclopédia Mirador Internacional, Vol. 11, p. 5919, 1983. - Magie, W. Francis, A SOURCE BOOK in PHYSICS, Havard University Press, Cambridge, Massachusetts, 1963, Pag.27. - G. Abetti, Historia de la astronomía, Tezontle, México,1992. - Rudolf Thiel, And There was Light, Publisher Alfred A. Knopf, New York, 1967. - Philip Cane, Gigantes da Ciência, Ediouro. - Eugene Hecht, Óptica, Fundação Calouste Gulbenkian, 1991. - Dámaso Chicharro Martínez, Artigo do estudante de Ciências Físicas na Universidade de Granada.
- Empreendedores do projeto Cassini-Huygens: JPL / NASA. Agencia Espacial Européia. Agencia Espacial Italiana.
Produção: Pepe Chaves © Copyright 2004, Pepe Arte Viva Ltda.
MAIS: Clique aqui para conhecer o histórico das sondas enviadas a partir da Terra.
Leia abaixo o desfecho da missão Cassini-Huygens
www.viafanzine.jor.br/astrovia ©Copyright, Pepe Arte Viva Ltda. Brasil.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Produced in Brazil - © Copyright, Pepe Arte Viva Ltda. Reservados todos os direitos dos autores e produtores. All rights reserved©