A espaçonave Voyager ainda alcançando as estrelas e estabelecendo recordes após 40 anos
p Um conceito artístico que descreve uma das espaçonaves gêmeas Voyager da NASA. As espaçonaves mais distantes e de vida mais longa da humanidade estão comemorando 40 anos em agosto e setembro de 2017. Crédito:Laboratório de Propulsão a Jato
p A nave espacial mais distante e de vida mais longa da humanidade, Voyager 1 e 2, atingir 40 anos de operação e exploração em agosto e setembro. Apesar de sua vasta distância, eles continuam a se comunicar com a NASA diariamente, ainda sondando a fronteira final. p A história deles não impactou apenas gerações de cientistas e engenheiros atuais e futuros, mas também a cultura da Terra, incluindo filme, arte e música. Cada espaçonave carrega um Registro Dourado dos sons da Terra, fotos e mensagens. Já que a espaçonave pode durar bilhões de anos, essas cápsulas circulares do tempo poderiam um dia ser os únicos vestígios da civilização humana.
p "Eu acredito que poucas missões podem se equiparar às conquistas da espaçonave Voyager durante suas quatro décadas de exploração, "disse Thomas Zurbuchen, administrador associado do Science Mission Directorate (SMD) da NASA na sede da NASA. "Eles nos educaram sobre as maravilhas desconhecidas do universo e realmente inspiraram a humanidade a continuar a explorar nosso sistema solar e além."
p As Voyagers estabeleceram vários recordes em suas viagens incomparáveis. Em 2012, Voyager 1, que foi lançado em 5 de setembro, 1977, tornou-se a única espaçonave a entrar no espaço interestelar. Voyager 2, lançado em 20 de agosto, 1977, é a única espaçonave que voou pelos quatro planetas externos - Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Seus inúmeros encontros planetários incluem a descoberta dos primeiros vulcões ativos além da Terra, na lua de Júpiter, Io; sugestões de um oceano subterrâneo na lua de Júpiter, Europa; a atmosfera mais parecida com a da Terra no sistema solar, na lua de Saturno, Titã; o confuso, a lua gelada Miranda em Urano; e gêiseres gelados na lua de Netuno, Tritão.
p Embora a espaçonave tenha deixado os planetas muito para trás - e nenhum chegará remotamente perto de outra estrela por 40, 000 anos - as duas sondas ainda enviam observações sobre as condições em que a influência do nosso Sol diminui e o espaço interestelar começa.
p A Voyager 2 foi lançada em 20 de agosto, 1977, do Centro Espacial Kennedy da NASA em Cape Canaveral, na Flórida, impulsionado para o espaço em um foguete Titan / Centaur. Crédito:Laboratório de propulsão a jato
p Voyager 1, agora a quase 13 bilhões de milhas da Terra, viaja através do espaço interestelar em direção ao norte, fora do plano dos planetas. A sonda informou aos pesquisadores que os raios cósmicos, núcleos atômicos acelerados quase à velocidade da luz, são quatro vezes mais abundantes no espaço interestelar do que na vizinhança da Terra. Isso significa a heliosfera, o volume semelhante a uma bolha contendo os planetas do nosso sistema solar e o vento solar, efetivamente atua como um escudo de radiação para os planetas. A Voyager 1 também deu a entender que o campo magnético do meio interestelar local envolve a heliosfera.
p Voyager 2, agora a quase 11 bilhões de milhas da Terra, viaja para o sul e deve entrar no espaço interestelar nos próximos anos. As diferentes localizações das duas Voyagers permitem que os cientistas comparem agora duas regiões do espaço onde a heliosfera interage com o meio interestelar circundante usando instrumentos que medem partículas carregadas, Campos magnéticos, ondas de rádio de baixa frequência e plasma do vento solar. Uma vez que a Voyager 2 cruza para o meio interestelar, eles também serão capazes de amostrar o meio de dois locais diferentes simultaneamente.
p "Nenhum de nós sabia, quando lançamos há 40 anos, que tudo ainda estaria funcionando, e continuando nesta jornada pioneira, "disse Ed Stone, Cientista do projeto Voyager baseado na Caltech em Pasadena, Califórnia. "A coisa mais empolgante que eles encontrarem nos próximos cinco anos provavelmente será algo que não sabíamos que estava por aí para ser descoberto."
p As Voyagers gêmeas foram superestimadoras cósmicas, graças à visão dos designers de missão. Ao se preparar para o ambiente de radiação em Júpiter, o mais severo de todos os planetas do nosso sistema solar, as espaçonaves estavam bem equipadas para as viagens subsequentes. Ambas as Voyagers carregam sistemas redundantes que permitem que a espaçonave mude para sistemas de backup de forma autônoma quando necessário, bem como fontes de alimentação de longa duração. Cada Voyager tem três geradores termoelétricos de radioisótopos, dispositivos que usam a energia térmica gerada pela decomposição do plutônio-238 - apenas metade dele desaparecerá após 88 anos.
p O espaço está quase vazio, portanto, as Voyagers não estão em um nível significativo de risco de bombardeio por objetos grandes. Contudo, O ambiente espacial interestelar da Voyager 1 não é um vazio completo. Está cheio de nuvens de material diluído remanescentes de estrelas que explodiram como supernovas há milhões de anos. Este material não representa perigo para a espaçonave, mas é uma parte fundamental do ambiente que a missão Voyager está ajudando os cientistas a estudar e caracterizar.
p Esta imagem simulada em cores reais de Júpiter é composta por 4 imagens obtidas pela espaçonave Cassini da NASA em 7 de dezembro, 2000. Para ilustrar como seria a aparência de Júpiter se as câmeras tivessem um campo de visão grande o suficiente para capturar todo o planeta, o mapa cilíndrico foi projetado em um globo. A resolução é de cerca de 144 quilômetros (89 milhas) por pixel. A lua de Júpiter, Europa, está lançando a sombra no planeta. Crédito:NASA / JPL / Universidade do Arizona
p Como a potência das Voyagers diminui quatro watts por ano, os engenheiros estão aprendendo a operar a espaçonave sob restrições de energia cada vez mais rígidas. E para maximizar a vida útil das Voyagers, eles também têm que consultar documentos escritos na década anterior, descrevendo comandos e software, além da experiência de ex-engenheiros da Voyager.
p "A tecnologia tem muitas gerações, e é preciso alguém com experiência em design dos anos 1970 para entender como a espaçonave opera e quais atualizações podem ser feitas para permitir que continuem operando hoje e no futuro, "disse Suzanne Dodd, Gerente de projeto Voyager baseado no Jet Propulsion Laboratory da NASA em Pasadena.
p Os membros da equipe estimam que terão que desligar o último instrumento de ciências até 2030. No entanto, mesmo depois que a espaçonave ficar em silêncio, eles continuarão em suas trajetórias na velocidade atual de mais de 30, 000 mph (48, 280 quilômetros por hora), completando uma órbita dentro da Via Láctea a cada 225 milhões de anos.
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Primeiro e mais distante:como as Voyagers Blazed Trails
p Poucas missões podem igualar as conquistas das espaçonaves Voyager 1 e 2 da NASA durante seus 40 anos de exploração. Aqui está uma pequena lista de suas principais realizações até o momento.
p Imagem de Io da Voyager 1 mostrando a pluma ativa de Loki no membro. A feição em forma de coração a sudeste de Loki consiste em depósitos radioativos da pluma ativa Pele. As imagens que compõem este mosaico foram obtidas a uma distância média de aproximadamente 490, 000 quilômetros (340, 000 milhas). Crédito:NASA / JPL / USGS
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Planetary Firsts
p Lançado em 1977, as Voyagers trouxeram muitas surpresas e descobertas de seus encontros com os gigantes gasosos do sistema solar externo:Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Entre 1977 e 1990, a missão atingiu estas distinções:
- Primeira espaçonave a voar pelos quatro planetas do sistema solar externo (Voyager 2)
- Primeira missão para descobrir várias luas dos quatro planetas externos (ambas as espaçonaves):três novas luas em Júpiter, quatro novas luas em Saturno, 11 novas luas em Urano, seis novas luas em Netuno
- Primeira espaçonave a voar por quatro planetas-alvo diferentes (Voyager 2)
- Primeira espaçonave a visitar Urano e Netuno (Voyager 2)
- Primeira espaçonave a criar imagens dos anéis de Júpiter, Urano e Netuno (Voyager 2)
- Primeira espaçonave a descobrir vulcões ativos além da Terra (na lua de Júpiter, Io - Voyager 1)
- Primeira espaçonave a detectar relâmpagos em um planeta diferente da Terra (em Júpiter - Voyager 1)
- Primeira espaçonave a encontrar sugestões de um oceano além da Terra (na lua de Júpiter, Europa - ambas as espaçonaves)
- Primeira espaçonave a detectar uma atmosfera rica em nitrogênio encontrada além do nosso planeta natal (na lua de Saturno, Titã - Voyager 1)
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Heliofísica Primeiros
p Depois que a Voyager 1 partiu de Saturno em novembro de 1980, começou uma jornada para onde nenhum objeto feito pelo homem jamais havia ido:o espaço entre as estrelas. Em 25 de agosto, 2012, cruzou para o espaço interestelar, deixando para trás a heliosfera - a enorme bolha magnética que envolve nosso Sol, planetas e vento solar. A Voyager 2 definiu curso para o espaço interestelar depois de partir de Netuno em agosto de 1989, e espera-se que entre no espaço interestelar nos próximos anos. Juntas, as Voyagers nos ensinaram muito sobre a extensão da influência do nosso sol e a própria natureza do espaço que fica além de nossos planetas.
p Esta imagem aproximada de cor natural mostra Saturno, seus anéis, e quatro de seus satélites gelados. Três satélites (Tethys, Dione, e Rhea) são visíveis contra a escuridão do espaço, e outro satélite menor (Mimas) é visível contra o topo das nuvens de Saturno muito perto do horizonte esquerdo e logo abaixo dos anéis. As sombras escuras de Mimas e Tethys também são visíveis no topo das nuvens de Saturno, e a sombra de Saturno é vista em parte dos anéis. Saturno, segundo em tamanho apenas para Júpiter em nosso Sistema Solar, é 120, 660 km (75, 000 mi) de diâmetro em seu equador (o plano do anel), mas, por causa de sua rotação rápida, Saturno é 10% menor medido por meio de seus pólos. Os anéis de Saturno são compostos principalmente de partículas de gelo que variam de poeira microscópica a pedregulhos em tamanho. Essas partículas orbitam Saturno em um vasto disco de apenas 100 metros (330 pés) de espessura. A espessura dos anéis contrasta com seu enorme diâmetro - por exemplo, 272, 400 km (169, 000 mi) para a parte externa do anel A brilhante, o anel externo visível aqui. A lacuna concêntrica pronunciada nos anéis, a Divisão Cassini (em homenagem a seu descobridor), é uma região de 3500 km de largura (2200 mi, quase a largura dos Estados Unidos), que é muito menos povoado com partículas de anel do que os anéis B e A mais brilhantes em ambos os lados da lacuna. Os anéis também mostram alguma estrutura radial enigmática ('raios'), particularmente à esquerda. Esta imagem foi sintetizada a partir de imagens obtidas nos filtros azul e violeta da Voyager e foi processada para recriar uma cor e contraste aproximadamente naturais. Crédito:NASA / JPL / USGS
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- Primeira espaçonave a deixar a heliosfera e entrar no espaço interestelar (Voyager 1)
- Primeira espaçonave a medir a intensidade total dos raios cósmicos - átomos acelerados quase à velocidade da luz - no espaço interestelar (Voyager 1)
- Primeira espaçonave a medir o campo magnético no espaço interestelar (Voyager 1)
- Primeira espaçonave a medir a densidade do meio interestelar - material ejetado por supernovas antigas (Voyager 1)
- Primeira espaçonave a medir o choque de terminação do vento solar - o limite onde as partículas carregadas do vento solar desaceleram abaixo da velocidade do som à medida que começam a pressionar o meio interestelar (Voyager 2)
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Primeiras e recordes de engenharia e computação
p As Voyagers, que foi lançado com configurações e instrumentos quase idênticos, foram projetados para resistir ao ambiente de radiação hostil de Júpiter - o maior desafio físico que eles já encontraram. Os preparativos para o perigo de Júpiter garantiram que as Voyagers estivessem bem equipadas para o resto de suas viagens, também. Os avanços de engenharia e computação que as Voyagers lançaram prepararam o cenário para futuras missões.
- Primeira espaçonave amplamente protegida contra radiação, que também definiu o padrão para a margem de projeto de radiação ainda em uso para missões espaciais hoje
- Primeira espaçonave protegida contra descargas eletrostáticas externas
- Primeira espaçonave com atitude e articulação controlada por computador programável (o que significa apontar da espaçonave)
- Primeira espaçonave com proteção autônoma contra falhas, capaz de detectar seus próprios problemas e tomar medidas corretivas
- Primeiro uso do código Reed-Solomon para dados de espaçonaves - um algoritmo para reduzir erros na transmissão e armazenamento de dados, que é amplamente usado hoje
- Os engenheiros da primeira vez conectaram antenas de comunicações terrestres em uma matriz para poder receber mais dados (para o encontro de Urano da Voyager 2)
p Essas duas fotos de Urano - uma em cores verdadeiras (à esquerda) e a outra em cores falsas - foram compiladas a partir de imagens devolvidas em 17 de janeiro de 1986, pela câmera de ângulo estreito da Voyager 2. A espaçonave estava a 9,1 milhões de quilômetros (5,7 milhões de milhas) do planeta, vários dias da abordagem mais próxima. A imagem à esquerda foi processada para mostrar Urano como os olhos humanos o veriam do ponto de vista da espaçonave. A foto é uma composição de imagens tiradas em azul, filtros verdes e laranja. Os sombreados mais escuros no canto superior direito do disco correspondem ao limite dia-noite no planeta. Além dessa fronteira está o oculto hemisfério norte de Urano, que atualmente permanece na escuridão total enquanto o planeta gira. A cor azul esverdeada resulta da absorção da luz vermelha pelo gás metano nas profundezas de Urano, atmosfera fria e extremamente clara. A imagem à direita usa cores falsas e intensificação de contraste extremo para destacar detalhes sutis na região polar de Urano. Imagens obtidas por ultravioleta, os filtros violeta e laranja foram respectivamente convertidos no mesmo azul, cores verdes e vermelhas usadas para produzir a imagem à esquerda. Os contrastes muito leves visíveis em cores verdadeiras são muito exagerados aqui. Nesta imagem em cores falsas, Urano revela um capuz polar escuro cercado por uma série de faixas concêntricas progressivamente mais claras. Uma possível explicação é que uma névoa acastanhada ou poluição, concentrado no pólo, é organizado em bandas por movimentos zonais da atmosfera superior. A faixa laranja e amarela brilhante na borda inferior do limbo do planeta é um artefato de aprimoramento da imagem. Na verdade, o membro é escuro e de cor uniforme em todo o planeta. Crédito:NASA / JPL
p Além disso, a espaçonave Voyager continua estabelecendo recordes de resistência e distância:
- A nave espacial mais longa em operação contínua (Voyager 2, que ultrapassou o recorde da Pioneer 6 em 13 de agosto, 2012)
- A nave espacial mais distante do Sol (Voyager 1, que ultrapassou a distância da Pioneer 10 em 17 de fevereiro, 1998 e atualmente tem cerca de 13 bilhões de milhas, ou 21 bilhões de quilômetros, longe)
- p A lua gelada de Urano, Miranda, é vista nesta imagem da Voyager 2 em 24 de janeiro 1986. Crédito:NASA / JPL-Caltech
- p A atmosfera azul-esverdeada de Netuno é mostrada com mais detalhes do que nunca pela espaçonave Voyager 2 conforme ela se aproxima rapidamente de seu encontro com o planeta gigante. Esta imagem colorida, produzido a uma distância de cerca de 16 milhões de quilômetros, mostra várias características atmosféricas complexas e enigmáticas. A Grande Mancha Escura (GDS) vista no centro tem cerca de 13, 000 km por 6, 600 km de tamanho - tão grande em sua dimensão mais longa quanto a Terra. O brilho, nuvens finas do tipo "cirrus" vistas pairando nas proximidades do GDS são mais altas do que o material escuro de origem desconhecida que define seus limites. Um fino véu costuma preencher parte do interior do GDS, como visto na imagem. A nuvem brilhante na borda sul (inferior) do GDS mede cerca de 1, 000 km em sua extensão norte-sul. O pequeno, nuvem brilhante abaixo do GDS, apelidado de "scooter, "gira mais rápido do que o GDS, ganhando cerca de 30 graus para o leste (para a direita) em longitude a cada rotação. Estrias brilhantes de nuvem na latitude do GDS, as pequenas nuvens que o recobrem, e uma protuberância escura pouco visível em sua extremidade oeste são exemplos de padrões climáticos dinâmicos em Netuno, que pode mudar significativamente em escalas de tempo de uma rotação (cerca de 18 horas). Crédito:NASA / JPL
- p Mosaico global de cores de Tritão, tirada em 1989 pela Voyager 2 durante seu sobrevôo do sistema de Netuno. A cor foi sintetizada pela combinação de imagens de alta resolução tiradas do laranja, tolet, e filtros ultravioleta; these images were displayed as red, verde, and blue images and combined to create this color version. With a radius of 1, 350 (839 mi), about 22% smaller than Earth's moon, Triton is by far the largest satellite of Neptune. It is one of only three objects in the Solar System known to have a nitrogen-dominated atmosphere (the others are Earth and Saturn's giant moon, Titan). Triton has the coldest surface known anywhere in the Solar System (38 K, about -391 degrees Fahrenheit); it is so cold that most of Triton's nitrogen is condensed as frost, making it the only satellite in the Solar System known to have a surface made mainly of nitrogen ice. The pinkish deposits constitute a vast south polar cap believed to contain methane ice, which would have reacted under sunlight to form pink or red compounds. The dark streaks overlying these pink ices are believed to be an icy and perhaps carbonaceous dust deposited from huge geyser-like plumes, some of which were found to be active during the Voyager 2 flyby. The bluish-green band visible in this image extends all the way around Triton near the equator; it may consist of relatively fresh nitrogen frost deposits. The greenish areas includes what is called the cantaloupe terrain, whose origin is unknown, and a set of "cryovolcanic" landscapes apparently produced by icy-cold liquids (now frozen) erupted from Triton's interior. Credit:NASA/JPL/USGS