As sondas espaciais Voyager 1 e Voyager 2 foram lançadas há 40 anos. Em apenas 12 anos, eles voaram perto dos quatro planetas principais do sistema solar - Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Ambas as sondas espaciais operam continuamente e enviam dados para a Terra, embora estejam atualmente bem fora da órbita de Plutão.
Voltemos a 1965, quando a competição pelo pouso lunar estava em andamento e a NASA tinha dinheiro e confiança para realizar um grande sonho.
Naquele momento, ninguém pensou na Voyager, porque todos acreditavam que a tecnologia espacial ainda não estava pronta para viajar muitos bilhões de quilômetros fora do sistema solar.
Mas já havia dinheiro para recrutar jovens e promissores matemáticos que trabalhavam em ciências no grande centro de pesquisas da Califórnia, JPL, e dois desse grupo de matemáticos formaram a base para o desenvolvimento da Voyager.
Michael Minovich e Gary Flandro foram encarregados de investigar possíveis trajetórias de vôo para sondas espaciais no sistema solar. Este foi um estudo sob o slogan "Discrição Oportuno", que deveria continuar até o momento em que os foguetes atingissem o nível de desenvolvimento exigido.
Ninguém esperava resultados excelentes, mas esses dois jovens matemáticos estabeleceram que entre 1976 e 1979 houve uma oportunidade única de lançar uma sonda espacial em vôo perto de quatro planetas principais sem grandes gastos de combustível. Foi uma oportunidade que surgiu a cada 176 anos. Foi durante esses três anos que os planetas foram localizados de tal forma que era possível usar a gravidade de um planeta para levar a sonda para o próximo planeta.
Esta foi uma descoberta feliz. A última vez que isso aconteceu foi em 1801, quando estávamos ocupados com as guerras de Napoleão e a batalha naval de Copenhague. Mas da próxima vez isso acontecerá em 2153.
A NASA não deixou passar esta oportunidade: os planos para uma grande expedição ao sistema solar foram rapidamente traçados.
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Foi planejado o envio de pelo menos quatro sondas espaciais e, além disso, explorar a distante Plutão. Em 1976-77, foi planejado o envio de duas sondas para Júpiter, Saturno e Plutão, e em 1979 - mais duas sondas para Júpiter, Urano e Netuno.
Mas o Congresso americano, sabendo que este projeto valia mais de um bilhão de dólares, não gostou. Era muito dinheiro na época. O Congresso queria alocar dinheiro para apenas duas sondas espaciais, que aproveitarão a posição favorável do planeta para explorar Júpiter e Saturno.
NASA se prepara para a "Grande Caminhada"
A NASA cometeu um pequeno ato de desobediência civil, que, no entanto, agora está perdoado.
A Voyager 1 executou com precisão o plano oficial, que se limitava a visitar apenas Júpiter e Saturno, o que tornou possível estudar de perto a lua de Júpiter, Io, e a grande lua de Saturno, Titã.
Mas também significava que a Voyager 1 recebeu uma órbita da qual era impossível voar mais longe para Urano e Netuno. Os cientistas tiveram uma ideia secreta para manter a Voyager 2 em estoque. Ele conseguiu uma pista lenta e, portanto, voou para a Voyager 1 o tempo todo. Enquanto a Voyager 1 estava resolvendo suas tarefas, a Voyager 2 teve permissão para completar a missão inicial e voar para quatro grandes planetas, ou seja, para fazer a “Grande Caminhada”, como esta expedição foi posteriormente chamada.
Essa decisão teve uma consequência engraçada: a Voyager 2 foi lançada antes da Voyager 1. Como resultado, a rápida Voyager 1 foi a primeira a chegar a Júpiter e Saturno. E a lenta Voyager 2 deveria se contentar com o segundo lugar, mas teve a oportunidade de se tornar a primeira sonda a alcançar Urano e Netuno.
Grande supervisão leva a trabalho extra
Portanto, a Voyager 2 foi lançada em 20 de agosto. E embora fosse uma sonda "lenta", ela atingiu uma velocidade de 52 mil quilômetros por hora, como resultado, passou voando pela órbita da Lua em menos de 10 horas.
Duas semanas depois, a veloz Voyager 1 foi lançada e agora todos esperavam um vôo tranquilo para Júpiter. Mas então houve uma falha, como resultado da qual um número considerável de engenheiros teve que trabalhar horas extras nos 12 anos seguintes.
O centro de controle se esqueceu de enviar uma mensagem de rotina para a Voyager 2. Quando o computador Voyager 2 não recebia a mensagem esperada, estava escrito em suas instruções que isso só poderia acontecer se o receptor a bordo não funcionasse bem. Acreditava-se que o centro de controle simplesmente não poderia se esquecer dessa operação.
A Voyager 2 obedientemente trocou para um receptor sobressalente, mas não tinha a configuração apropriada e só podia receber sinais em uma faixa de freqüência muito estreita de 96 hertz, e isso criou problemas.
O centro de controle naturalmente enviava sinais em uma frequência muito específica, mas como a Voyager estava se movendo muito rapidamente em relação à Terra, devido ao efeito Doppler, ela recebeu um sinal em uma frequência diferente. Portanto, o receptor foi ajustado para receber sinais na faixa de 100.000 hertz.
Voyager 2 estava em silêncio
A primeira reação foi transferir a Voyager 2 para o receptor principal, mas este receptor quebrou completamente. Como resultado, a NASA não conseguiu enviar comandos à sonda espacial.
Isso acabou sendo um problema muito mais sério do que o esperado. A velocidade em relação à Terra era fácil de calcular, mas muito pior é que mesmo mudanças muito pequenas na temperatura da sonda, de menos de 0,3 graus, alteravam tanto a faixa de frequência do receptor que o contato com a Terra era interrompido. Foi descoberto que mesmo quando um instrumento era ligado ou um dos motores de controle era usado, a temperatura da sonda espacial mudava.
Ao longo dos anos, os engenheiros da NASA desenvolveram um modelo matemático completo para a Voyager que poderia calcular a temperatura da sonda em até um centésimo de grau. O modelo foi desenvolvido durante todo o vôo da sonda até Netuno, a comunicação com ela foi interrompida por vários dias.
Voyager envia as primeiras imagens para a Terra
Em março de 1979, a Voyager 1 alcançou Júpiter, e os cientistas ficaram literalmente maravilhados com as fotografias fantásticas enviadas ao centro: nuvens e uma mancha vermelha em Júpiter, a lua laranja de Io e a branca Europa, toda coberta de gelo.
Grande Mancha Vermelha de Júpiter. Foto tirada pela Voyager 1
Os cientistas aprenderam o que "Instant Science" significa quando jornalistas do JPL imediatamente pediram explicações sobre as fotos que foram recebidas apenas algumas horas atrás e, portanto, não foram cuidadosamente analisadas por especialistas.
Para muitos cientistas que estão acostumados a uma vida tranquila e de repente se viram em uma grande audiência na frente de dezenas de jornalistas que desejam obter uma resposta, este foi um verdadeiro teste.
Tempo chuvoso na Austrália cria problemas
Durante o vôo da sonda sobre a Austrália, onde uma grande estação de rastreamento está localizada, fortes chuvas criaram problemas. A Voyager enviou seus dados para a Terra a apenas 3,6 cm, e ondas de rádio de comprimento tão curto mal passaram pelas nuvens de chuva. Por causa disso, os dados desapareceram em algumas horas.
Mas o evento inesperado só aconteceu alguns dias depois, quando a Voyager 1 estava a caminho de Júpiter para Saturno.
Para uma navegação confiável, é necessário saber exatamente a posição da Voyager, e isso teve que acontecer, em particular, fotografando o satélite de Io junto com a massa de estrelas ao fundo. Portanto, uma velocidade de obturador lenta foi usada, como resultado da qual Io na fotografia parecia um disco branco iluminado.
A tarefa de analisar as fotografias em um computador foi realizada por uma jovem funcionária da equipe de navegação Linda Morabito. Ela descobriu que havia algo sobre Io que parecia uma nuvem. Io não tem atmosfera, então ninguém esperava nuvens algumas centenas de quilômetros acima da superfície.
Forças de maré e atividade vulcânica
Suspeitou-se imediatamente que era uma erupção vulcânica, mas os especialistas que poderiam estudar as fotos estavam em uma escapadela de fim de semana. Portanto, demorou três dias inteiros até que a NASA pudesse dizer que os primeiros vulcões ativos fora da Terra foram descobertos.
A notícia foi de particular relevância para três cientistas americanos. Apenas uma semana atrás, eles publicaram um artigo na Science prevendo a existência de vulcões como consequência das poderosas forças das marés de Júpiter e das luas vizinhas Europa e Ganimedes atuando em Io.
Quatro meses depois, a Voyager 2 se aproximou de Júpiter. Os cientistas agora estavam prontos para observar os vulcões em Io e dar uma olhada mais de perto na superfície de gelo não danificada de Europa. Hoje acredita-se que essa superfície de gelo esconde o mar, cuja profundidade pode chegar a 100 km e onde pode existir vida.
E graças às medições da Voyager, agora sabemos que as forças das marés fazem com que a superfície sólida de Io se mova para cima e para baixo em mudanças de elevação de até 100 metros. Portanto, não é surpreendente que o calor gerado como resultado disso leve a uma poderosa atividade vulcânica.
A Voyager 1 voa perto de Titã
Foi uma época tranquila antes que a Voyager 1 voasse para Saturno em novembro de 1980. Os cientistas poderiam novamente apenas sentar e contemplar com deleite as fantásticas fotografias dos anéis de Saturno. No entanto, as maiores expectativas estavam associadas ao voo perto de Titã. Este vôo passado Titã descartou a capacidade da Voyager 1 de continuar seu vôo para Urano e Netuno.
Mas a única coisa que podia ser vista era uma cobertura de nuvem laranja completamente impenetrável. No entanto, a composição da atmosfera foi estudada, que é principalmente dióxido de carbono com uma pequena quantidade de metano. A pressão da superfície era 1,6 vezes mais forte que a da Terra.
As medições mostraram que grandes quantidades de moléculas orgânicas são geradas na névoa laranja em torno de Titã, quando o metano é exposto à luz do sol. Isso significa que Titã, em qualquer caso, recebe muitas moléculas, que são um pré-requisito para o surgimento da vida. Infelizmente, as medições mostraram uma temperatura de menos 180 graus. É frio para a vida, mas é uma temperatura que permite encontrar metano na superfície do mar.
Ainda demorou 30 anos para que a sonda espacial Cassini, usando radar, pudesse ver os famosos mares de metano nos pólos norte e sul de Titã, apesar da cobertura de nuvens.
Voyager 2 enfrenta desafios novamente
A Voyager 2 voou para Saturno em agosto de 1981 e, a princípio, tudo correu bem, apesar dos problemas com o receptor. Ele fotografou a pequena lua Enceladus, onde, como sabemos hoje, enormes gêiseres emergem de rachaduras na superfície coberta de gelo, e tirou fotos da lua gelada Hyperion, que se assemelha a uma esponja de lavagem.
Mas então os problemas começaram. A plataforma giratória com instrumentos científicos travou, muitos dados foram perdidos. Mais uma vez, os engenheiros tiveram que trabalhar mais, mas a situação continuou a piorar porque a NASA tinha 108 em vez de 200 devido a cortes de pessoal.
A pesada carga de trabalho tem levado ao cansaço físico e mental de muitos funcionários.
Mas os problemas foram identificados, eles estavam relacionados à transmissão que controla a plataforma giratória. O problema era a lubrificação. Quando a plataforma girou rapidamente, a graxa escapou das engrenagens em gravidade zero, o que significava que as peças de metal se tocavam. Pequenos pedaços de metal apareceram e se soltaram, bloqueando o movimento. O problema pode ser evitado girando a plataforma lentamente.
Voo para Urano
Felizmente, houve tempo suficiente para resolver este problema, porque a Voyager 2 teve que voar de Saturno a Urano por quase cinco anos. No entanto, foi um momento difícil, pois, como já mencionado, o vôo para Urano não foi totalmente tranquilo.
Três grandes estações de rastreamento na Califórnia, Espanha e Austrália tiveram que ser atualizadas para receber sinais críticos do pequeno transmissor da Voyager, que era de apenas 20 watts. Uma maneira é conectar eletronicamente grandes antenas parabólicas de 64 metros com antenas menores de 34 metros para que possam funcionar como uma única grande.
Outro problema foi a alta velocidade com que a Voyager 2 passou por Urano. As fotos ficaram muito borradas, já que a luz do sol na região de Urano é tão fraca que é necessário manter o quadro por muito tempo. Tudo isso ajudou a encontrar soluções engenhosas - além do que foi feito com a plataforma giratória (no final, tudo acabou com o fato de que ao invés de girar apenas uma plataforma, temendo que ela emperrasse novamente, eles começaram a girar toda a sonda espacial).
Acidente ao encontrar Urano
Quando a Voyager 2 voou até Urano em janeiro de 1986, a única coisa que pôde ser vista foi uma grande bola verde-azulada sem sinais visíveis de nuvens. O que a Voyager viu parecia ser uma camada de névoa em uma atmosfera profunda composta de hidrogênio leve e hélio, com pequenas quantidades de metano e outros carboidratos.
Mas o vôo da Voyager foi lembrado por algo diferente.
Foto de Urano da Voyager 2
Em 28 de janeiro de 1986, a NASA deveria apresentar as primeiras fotografias dos pequenos satélites de Urano - em particular, Miranda, onde, como se viu, existem penhascos de gelo de quase 10 quilômetros de altura. Mas a coletiva de imprensa não aconteceu, porque outras imagens apareceram nas telas de televisão da audiência. A explosão do ônibus espacial Challenger foi mostrada, na qual sete astronautas morreram.
Uma e outra vez mostrou uma nuvem branca de vapor da explosão e dois foguetes auxiliares voando em direções diferentes. Depois disso, ninguém quis participar da coletiva de imprensa sobre Urano. Portanto, a Voyager 2 deixou Urano silenciosamente e começou sua jornada de três anos até Netuno.
Adeus e um novo começo
Em agosto de 1989, a Voyager 2 voou até Netuno, o alvo final da Grande Caminhada que o Congresso nunca permitiu.
Desta vez, foi sobre um verdadeiro festival de naves espaciais em Pasadena, onde o JPL está localizado. Estiveram presentes milhares de pessoas que foram recompensadas com interessantes fotografias de um belo Netuno azul com nuvens brancas impulsionadas pela tempestade a uma velocidade de 2.000 km por hora.
Permanece um mistério como um planeta a uma distância tão grande do Sol e com uma temperatura muito baixa - 215 graus negativos = poderia ter energia suficiente para criar tempestades tão poderosas.
Logo era hora de dizer adeus à Voyager 2. e neste adeus foram as fotografias da grande lua gelada Tritão, que surpreendeu com a presença de gêiseres. Pelo menos 50 locais foram encontrados com traços longos e escuros de alguma forma de erupção.
Algumas fotografias mostram que os gêiseres atingem uma altura de 8 quilômetros, onde encontram uma corrente de jato em uma atmosfera muito rarefeita. Ela estende gêiseres puros, transformando-os em longas faixas de fumaça. Os gêiseres são considerados tão escuros porque não contêm apenas vapor, mas também poeira e matéria orgânica.
O vôo apenas começou
O vôo que passou por Netuno foi o fim da Grande Caminhada, uma jornada que pode ser comparada com o pouso na lua. Mas isso não foi uma despedida do sistema solar, do qual nem a Voyager 1 nem a Voyager 2 ainda haviam partido.
Para marcar a conclusão, uma fotografia de despedida de todos os planetas do sistema solar foi tirada em 1990. Neles, a Terra é visível como um pequeno "ponto azul claro". Este instantâneo da nossa Terra a uma distância de 6 bilhões de km tornou-se uma espécie de símbolo que mostra o quão pouco espaço realmente ocupamos no universo.
Ambas as sondas da Voyager estão agora longe da órbita de Plutão e do cinturão de Kuiper, que é feito de pequenos planetas gelados. Mas eles ainda têm uma jornada de milhares de anos antes de chegarem ao último posto avançado de nosso sistema solar, ou seja, a Nuvem de Oort, que é considerada o local de nascimento de muitos cometas.
A Voyager 1 estabeleceu um recorde de viajar 141 UA do Sol (uma UA é a distância da Terra ao Sol).
A lenta Voyager 2 viajou apenas 116 UA. Ambas as sondas estão constantemente enviando dados para a Terra, que agora estão relacionados principalmente ao vento solar e ao campo magnético solar.
Os cientistas esperam manter contato com as duas sondas espaciais antigas até 2025. Essas duas sondas são representantes quase eternos da humanidade, embora sejam improváveis de serem encontradas por qualquer outra civilização.
Mensagem dos terráqueos
Ambas as Voyagers carregam consigo uma mensagem dos terráqueos, escrita em uma placa folheada a ouro de 30 centímetros montada a bordo.
A mensagem foi desenvolvida por uma comissão liderada pelo renomado astrônomo e astrobiólogo Carl Sagan (Carl Sagan, 1934 - 1996). Uma vez que a probabilidade de que essas sondas sejam encontradas é infinitamente pequena, podemos tomar essa mensagem como uma mensagem para nós mesmos.
Inclui imagens e sons, que são criptografados na placa. Esta é uma série de imagens que descrevem como o conteúdo da placa pode ser reproduzido. O jogo deve ser feito a 16 2/3 rpm usando a agulha que está fixada na placa. É antiquado, mas tecnicamente correto, se os destinatários conseguirem descobrir a série de fotos.
Henrik og Helle Stub
