Sistema Saturno em 101 Questões: A Missão Cassini-Huygens

Sistema Saturno: dos Mitos à Missão Cassini-Huygens

Fonte original: este material foi traduzido e atualizado do Projeto NASA, escrito durante a ida da Cassini ao Sistema Saturno: Saturn Educator Guide. Embarque você também nessa incrível e surpreendente Missão Sistema Saturno!

• Mitologias Astronômicas: Saturno.
• Universo em Escala: O Sistema Saturno.
• Universo em Escala: Visitando as luas de Saturno.
• Sistema Saturno em 101 Questões: Saturno.
• Sistema Saturno em 101 Questões: Observar Saturno no céu.
• Sistema Saturno em 101 Questões: As luas.
• Sistema Saturno em 101 Questões: Os anéis.
• Sistema Saturno em 101 Questões: A Missão Cassini-Huygens.
• Sistema Saturno em 101 Questões: A Nave Cassini e a Sonda Huygens.
• Sistema Saturno em 101 Questões: Cassini, do lançamento às descobertas!
• O que a Missão Cassini nos ensinou?
• Quem trabalhou na Missão Cassini-Huygens?
• Fazendo Arte com a Ciência da Missão Cassini.

56. Por que estamos enviando uma nave com uma sonda espacial e não pessoas a Saturno?

Naves e sondas espaciais são robôs que representam humanos no espaço. Nem humanos e nem robôs podem sobreviver desprotegidos no inóspito ambiente do espaço sideral, mas os humanos requerem um maior grau de proteção e segurança.

Naves robóticas como as Voyagers e a Cassini-Huygens têm escudos para protegê-los de temperaturas extremas, de radiação intensa, do vácuo do espaço, e de colisões com pequenas partículas. Os astronautas no ônibus espacial também têm essas proteções, mas mesmo assim eles não podem ficar no espaço por muito tempo.

As necessidades adicionais das pessoas para viagens longas – por exemplo, oxigênio, água, comida e gravidade artificial – fazem com que as viagens espaciais humanas custem muito mais caras do que viagens espaciais robóticas.

Além disso, as medidas de segurança tomadas para o voo espacial humano são geralmente mais caras do que as necessárias para viagens espaciais robóticas.

Mesmo que os humanos fossem mais facilmente acomodados como viajantes no espaço, o ônibus espacial não foi projetado para viajar para fora da órbita da Terra. O ônibus espacial voa apenas a cerca de 600 km acima da superfície da Terra. Esta é apenas a distância aproximada entre Rio de Janeiro e Curitiba (ou o dobro da distância Rio de Janeiro e São Paulo). Em contraste, Saturno está a mais de 1,6 bilhões de quilômetros da Terra. Ainda não retomamos a nossa capacidade de enviar humanos para a Lua da Terra, muito menos para um planeta tão mais distante.

O tempo da viagem também é um importante fator a considerar. Mesmo que a espaçonave Cassini fosse grande o suficiente para transportar humanos, ela precisaria transportar comida, água e oxigênio suficientes para uma viagem de 7 anos a Saturno, além de alguns anos ou meses explorando o planeta, e finalmente os 7 anos de retorno à Terra. Ou seja, estamos falando de uma missão de pelo menos 15 anos!

Se não podemos visitar os planetas pessoalmente, com nossos próprios corpos, para vê-los com nossos próprios olhos, como podemos esperar aprender algo sobre eles? As naves espaciais robóticas oferecem uma alternativa ao voo espacial humano e podem ser construídas mais facilmente para aguentarem o ambiente agressivo do espaço.

57. O que a nave robô Cassini fez?

A nave Cassini fez um tour científico de 4 anos pelo sistema de Saturno. O orbitador Cassini conduziu estudos de longo prazo, detalhados e de perto de Saturno, seus anéis, suas luas e seu ambiente espacial. Cassini é a nave espacial mais bem equipada que já enviamos para outro mundo.

O orbitador Cassini carrega 6 instrumentos para “ver” em quatro tipos de luz (visível, infravermelho, ultravioleta e rádio). Há também instrumentos para detectar partículas de poeira, campos magnéticos e partículas carregadas, como prótons e elétrons.

O orbitador Cassini lançou a sonda Huygens, que caiu de paraquedas através da atmosfera nebulosa de Titã até a superfície. A sonda Huygens levou um conjunto de instrumentos para medir várias propriedades da atmosfera e superfície de Titã. Um dos instrumentos da sonda fará mais de 1.000 imagens da superfície e das nuvens de Titã — pontos turísticos nunca antes vistos pelos seres humanos!

58. Que naves espaciais estiveram em Saturno? Como reunimos informações sobre Saturno até agora?

Saturno foi visitado pela Primeira Vez pela Pioneer 11 em 1979 e mais tarde pela Voyager 1 em 1980 e pela Voyager 2 em 1981.

Estas naves passaram pelo sistema de Saturno e fizeram muitas observações e descobertas extraordinárias. Os cientistas também usaram o Telescópio Espacial Hubble (HST), que a NASA colocou em órbita ao redor da Terra em 1990, e que também estudou Saturno. O HST observou tempestades na atmosfera de Saturno e estrutura detalhada em seus anéis. Usando câmeras infravermelhas, o HST também detectou grandes regiões brilhantes e escuras nas profundezas do véu de neblina de Titã. Os cientistas ainda não sabem o que são essas características – talvez continentes e oceanos de etano?

Há muitos aspectos de Saturno que não podem ser estudados ou detectados por técnicas de sensoriamento remoto, como o uso de um telescópio. Por exemplo, apenas uma nave espacial voando dentro do sistema de Saturno pode sentir diretamente o campo magnético de Saturno. Além disso, somente a partir de uma nave espacial além de Saturno podemos olhar para trás no lado noturno de Saturno (ou suas luas) para coletar dados sobre coisas como temperaturas noturnas ou quanta luz solar é bloqueada pela poeira nos anéis de Saturno.

59. O que a Cassini vai descobrir que ainda não sabemos dos dados das Voyagers e do Telescópio Espacial Hubble?

Os voos Pioneer 11 e Voyagers foram um reconhecimento inicial de Saturno. O Telescópio Espacial Hubble (HST) tem sido usado para detectar possíveis continentes ou outras grandes características na superfície de Titã. Cassini é uma continuidade dessas missões, mas os instrumentos no orbitador Cassini são capazes de observações muito mais detalhadas do planeta, luas e anéis do que a Voyager ou HST. A espaçonave Cassini também estudou durante 4 anos o sistema de Saturno em vez de alguns dias como em uma missão de voo como as Voyagers ou algumas horas a cada poucos meses como com o HST.

Além disso, a sonda Huygens entrou de paraquedas na atmosfera de Titã até a superfície, e os instrumentos na sonda observaram propriedades detalhadas de uma atmosfera e superfície que a Voyager e o Hubble nunca poderiam ter visto.

Os objetivos científicos da Cassini não podem ser completados pelo HST devido à enorme distância do HST a Saturno e aos instrumentos muito diferentes que o HST e a Cassini carregam.

60. Qual a importância da Missão Cassini?

A nave Cassini representa um embaixador robótico de toda a humanidade. É uma extensão de nossos sentidos para um mundo distante e magnífico cheio de mistérios. Resolver alguns desses mistérios tem o potencial de nos ensinar sobre nós mesmos e nosso lugar no Universo. A Missão Cassini é uma expressão de nosso profundo desejo de aprender – cruzar a fronteira entre o conhecido e o desconhecido.

Graças às inúmeras possibilidades mundiais de comunicação que a Cassini está fazendo, através da Internet, jornais, televisão, rádio e salas de aula, é possível que todos nós compartilhemos essa aventura extraordinária! E descobrir e participar de forma emocionante do desvendar alguns dos mistérios de Saturno e Titã — e certamente criar tantos novos mistérios também.

61. Por que a Missão da NASA para Saturno é chamada de Cassini?

A espaçonave Cassini é nomeada em homenagem ao astrônomo italiano Jean-Dominique Cassini (ou Giovanni [Gian] Domenico Cassini), que figurava proeminentemente nas primeiras descobertas sobre o Sistema Saturno. O astrônomo Cassini fez suas observações de Saturno a partir do Observatório de Paris no final do século XVII.

Ele usou uma série de telescópios cada vez maiores para descobrir quatro das principais luas de Saturno: Jápeto, Reia, Tétis e Dione. Em 1675, Cassini descobriu que o anel de Saturno era dividido em duas partes por uma divisão de cerca de 4.600 km de largura. A distância entre as duas partes do anel ficou conhecida como Divisão Cassini, e os anéis receberam nomes independentes.

62. Quanto custa uma Missão Cassini? Quem paga por isso?

O custo total para a Missão Cassini é de cerca de 3,2 bilhões de dólares.

Isso inclui o orbitador Cassini, a sonda Huygens, o veículo de lançamento Titã IV e a equipe dos Estados Unidos de operações da missão e análise de dados.

Os projetos da NASA são financiados pelo governo dos EUA, e, portanto, grande parte da Cassini é paga pelos contribuintes dos Estados Unidos. Mas a Missão Cassini envolveu também uma ampla colaboração internacional.

A sonda Huygens, a antena de alto ganho no orbitador Cassini, e partes de três instrumentos científicos foram construídos na Europa, e foram pagos por vários países  da Europa. Todos temos interesse no sucesso da Missão Cassini!

63. Quanto tempo leva para planejar e realizar uma missão como a Cassini?

Cerca de 5 a 8 anos são necessários desde a aprovação até o lançamento de uma missão sofisticada como a Cassini. Por exemplo, a Voyager 2 foi aprovada em maio de 1972 e lançada em agosto de 1977.

A Cassini foi aprovada em outubro de 1989 e lançada em outubro de 1997. Cassini foi uma das missões gigantes da NASA para os planetas exteriores do nosso Sistema Solar. Outras naves espaciais menores estão sendo desenvolvidas e lançadas a cada 2 a 3 anos. No caso da Cassini, a missão foi projetada para durar pelo menos 11 anos após o lançamento: 7 anos viajando para Saturno, e 4 anos investigando o sistema de Saturno.

Planejar e realizar uma missão como a Cassini requer várias fases, que são nomeadas da seguinte forma:

• Fase A, Estudo conceitual;
• Fase B, Definição e Desenho Preliminar;
• Fase C, Projeto Detalhado;
• Fase D, Desenvolvimento através de Lançamento e Checkout de Instrumentos; e
• Fase E, Operações de Missão e Análise de Dados.

A NASA define o fim de uma missão espacial de acordo com um plano específico, mas isso não significa que a espaçonave não sobreviverá a esse plano. Por exemplo, embora os grandes passeios científicos da Voyager 1 e 2 estejam completos, os controladores de voo ainda estão em contato com as duas naves espaciais Voyagers enquanto se afastam do Sistema Solar em direção ao espaço interestelar. Os astrônomos esperam que as Voyagers eventualmente retornem dados sobre a heliopausa, que é a fronteira entre a região do espaço influenciada pelo nosso Sol (Ventos Solares) e a região do espaço influenciada por outras estrelas.

Em 2006, a Voyager 1 alcançou 100 U.A. de distância do Sol, entrando no espaço interestelar em 2012. Para comparar, Plutão está a cerca de 40 U.A. do Sol. A Voyager 2 entrou no espaço interestelar em 2018. Em 2019, a equipe de operações ainda conseguiu fazer uma correção em sua trajetória. Ambas completam 42 anos em 2020!