• Home
  • Química
  • Astronomia
  • Energia
  • Natureza
  • Biologia
  • Física
  • Eletrônicos
  •  science >> Ciência >  >> Astronomia
    O mistério da aterrissagem de Huygens foi resolvido
    p A imagem, produzido no túnel de vento no Laboratório PRISME da Universidade de Orléans, França, mostra como o ar flui através de uma réplica em escala 1:3 de Huygens - conforme visualizado usando fumaça branca. Foi tomado como parte de um teste subsônico realizado de 2017 a 2019 para determinar como a sonda Huygens da ESA girou durante sua descida até Titã. Huygens foi liberado da Cassini girando no sentido anti-horário, mas, aproximadamente 10 minutos após entrar na atmosfera de Titã, a rotação da sonda foi inesperadamente revertida para se tornar no sentido horário. Ele continuou girando assim pelo resto da descida; felizmente, a magnitude deste spin reverso foi semelhante ao esperado pelos pesquisadores, o que significa que a mudança inesperada afetou o tempo das observações planejadas, mas não afetou drasticamente sua qualidade. Os testes recentes agora confirmam a causa dessa mudança na direção do giro. Enquanto a sonda foi equipada com aletas para regular seu giro, outros apêndices na espaçonave produziram um torque na direção oposta; isso só foi exacerbado pela maneira como essas palhetas redirecionavam o fluxo de gás ao redor do corpo da sonda, de modo que um 'negativo' geral, ou no sentido horário, efeito de rotação foi criado. Também há indicações de que as barreiras do Instrumento de Estrutura Atmosférica da Huygens (HASI) podem não ter sido totalmente ou simetricamente implantadas durante a descida; este efeito está sob investigação adicional. Crédito:CNRS / LPC2E / PRISME

    p Quinze anos atrás, hoje, A sonda Huygens da ESA fez história quando desceu à superfície da lua de Saturno, Titã, e se tornou a primeira sonda a pousar com sucesso em outro mundo no sistema solar externo. Contudo, durante sua descida, a sonda começou a girar na direção errada - e testes recentes agora revelam o porquê. p Lançado em 1997, a missão Cassini-Huygens da NASA / ESA / ASI permanece icônica e tem contribuído muito para a nossa compreensão de Saturno e sua lua Titã desde sua chegada ao planeta anelado no final de 2004.

    p A missão compreendia um orbitador, Cassini, que passou a orbitar Saturno por mais de 13 anos após se tornar a primeira espaçonave a fazê-lo, e uma pequena sonda atmosférica, Lander Huygens da ESA, que desceu para explorar as propriedades físicas e a atmosfera de Titã em 14 de janeiro de 2005.

    p A arriscada descida de Huygens durou duas horas e 27 minutos, e os dados coletados pela pequena sonda facilitaram inúmeras descobertas sobre essa lua fascinante.

    p A sonda retornou as primeiras medições in situ da atmosfera de Titã, determinando sua pressão, densidade e temperatura de uma altitude de 1400 km até a superfície. O Doppler Wind Experiment (DWE) da sonda detectou fortes ventos leste-oeste na atmosfera da lua, alguns dos quais giravam mais rápido do que a própria lua. Ele esclareceu por que a atmosfera de Titã contém metano, azoto, e pequenos aerossóis, e em que quantidades, e detectou sinais de processos geológicos e características no interior da lua, como crioovulcanismo e, potencialmente, um grande oceano subterrâneo.

    A experiência da Huygens:uma simulação da parte final da descida de Huygens pela atmosfera de Titã antes de pousar na superfície. Crédito:Animação:ESA-C. Carreau / Schröder, Karkoschka et al. (2012). Imagem da superfície de Titã:ESA / NASA / JPL / Universidade do Arizona
    p Atravessando e explorando a névoa espessa que envolve a lua, a sonda também ajudou os cientistas a visualizar a superfície de Titã, retornando evidências de atividades anteriores de água, como leitos de rios secos e redes de drenagem e bacias de lagos há muito vazias, e observações das vastas dunas de areia e gelo.

    p Contudo, uma coisa permaneceu um mistério:por que Huygens girou na direção "errada" durante sua descida. A sonda foi liberada da Cassini girando no sentido anti-horário a uma taxa de 7,5 rotações por minuto. Devido ao design da sonda, sua taxa de rotação ajudou a manter Huygens estável em primeiro lugar, enquanto ela passava três semanas descendo até Titã, e então quando finalmente entrou na atmosfera da lua.

    p Embora Huygens inicialmente se comportasse como previsto, durante a descida, a taxa de rotação da sonda diminuiu muito mais rapidamente do que o esperado, antes de reverter após aproximadamente 10 minutos para adotar uma direção horária. Ele continuou girando assim durante as duas horas e 15 minutos restantes de descida; felizmente, a magnitude deste spin reverso foi semelhante ao esperado pelos pesquisadores, o que significa que a mudança inesperada afetou o tempo das observações planejadas, mas não afetou drasticamente sua qualidade.

    p Estudos anteriores investigaram esse comportamento (por exemplo, um estudo conduzido pela Vorticity em 2014–2015) e testes recentes em túnel de vento subsônico no Laboratório PRISME da Universidade de Orléans, França, agora confirma a causa principal. O estudo foi realizado de 2017 a 2019 ao abrigo de um contrato ESA com o LPC2E / CNRS-University of Orléans.

    p Este gráfico mostra o 'perfil de rotação' da sonda Huygens da ESA enquanto descia à superfície da lua de Saturno Titã em 14 de janeiro de 2005:a linha pontilhada mostra o perfil previsto, enquanto a linha sólida mostra o perfil real conforme rastreado pelos sensores de engenharia a bordo da sonda. O eixo horizontal indica a hora UTC e o eixo vertical a taxa de rotação (em rotações por minuto). Crédito:Reproduzido de Lebreton et al. (2005)

    p Huygens foi equipado com 36 aletas angulares que eram usadas para controlar o giro do módulo de descida. Contudo, dois dos principais apêndices da sonda, o Subsistema de Separação (SEPS) e as antenas Radar Altímetro (RA), na verdade, produziu um torque inesperado oposto ao produzido pelas palhetas. Esse efeito foi amplificado quando as aletas alteraram o fluxo de gás ao redor do módulo de descida de uma forma que aumentou a amplitude do "torque negativo" - o efeito que fez Huygens mudar sua direção de giro - até exceder a influência das aletas.

    p A resolução deste mistério de engenharia ajudará a informar o projeto de sondas de entrada no futuro, promovendo nossa exploração do sistema solar.

    p Também houve indicações de que as barreiras do Instrumento de Estrutura Atmosférica da Huygens (HASI) podem não ter sido totalmente implantadas durante a descida, portanto, testes específicos foram realizados em três configurações diferentes - arrumada, implantado, e meio implantado - e confirmou que um torque negativo pode surgir em um desdobramento não simétrico. Este efeito está sob investigação adicional.


    © Ciência https://pt.scienceaq.com