Sonda Cassini-Huygens
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A sonda Cassini-Huygens é um projeto colaborativo entre a ESA (agência europeia da qual Portugal faz parte) e a NASA para estudar Saturno e as suas luas através de uma missão espacial não tripulada. A nave espacial consiste de dois elementos principais: a Cassini orbiter e a sonda Huygens. Foi lançada a 15 de Outubro de 1997 e entrou na órbita de Saturno no 1° de Julho de 2004. É a primeira sonda a orbitar Saturno.
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[editar] Visão geral
Os principais objetivos da Cassini são:
- determinar a estrutura tridimensional e comportamento dinâmico dos anéis;
- determinar a composição das superfícies e a história geológica dos satélites;
- determinar a natureza e origem do material escuro do hemisfério dianteiro de Iápeto.
- medir a estrutura tridimensional e comportamento dinâmico da magnetosfera.
- estudar o comportamento dinâmico das nuvens de Saturno;
- estudar a vulnerabilidade temporal das nuvens e a meteorologia de Titã;
- caraterizar a superfície de Titã a uma escala regional.
A sonda Cassini-Huygens foi lançada do Centro Espacial Kennedy usando um foguetão Titan IVB/Centaur da Força Aérea dos EUA. O lançamento do veículo foi feito por um foguetão de dois estágios, o Titan IVB, dois motores-foguetão cintados, o estágio Centaur acima, e área para transporte de carga. O sistema de vôo completo do sistema Cassini foi composto por um veículo de lançamento e pela sonda.
A sonda é composta pelo orbitador Cassini e a sonda Huygens. A Cassini irá orbitar Saturno e as suas luas durante quatro anos, e a Huygens irá mergulhar na atmosfera de Titã e pousar na sua superfície. A Cassini-Huygens é uma colaboração internacional entre três agências espaciais. Dezessete países contribuíram para a construção da sonda. A Cassini orbiter foi construída e gerida pelo laboratório JPL da NASA. A sonda Huygens foi construída pela ESA. A Agência Espacial Italiana foi responsável pela construção da antena de comunicação de alto-ganho da Cassini.
O custo total da missão Cassini-Huygens é de cerca de 3 biliões de euros. Os Estados Unidos contribuíram com grande parte do custo, sendo o restante repartido entre a ESA, que contribuiu com 500 milhões de euros, e a agência italiana, que contribuiu com cerca de 150 milhões.
[editar] Instrumentação
A instrumentação da Cassini consiste em: um mapeador de RADAR, um sistema de imagem CCD, um espectrómetro de mapeamento visível/infravermelho, um espectrómetro de infravermelhos composto, um analisador de poeira cósmica, uma experiência de ondas de rádio e plasma, um espectrómetro de plamas, um espectrómetro de imagens ultravioleta, um instrumento de imagens de magnetosferas, um magnetômetro, um espectrómetro de massa de iões/neutral. Telemetria para a antena de comunicações assim como outros transmissores especiais (um transmissor S-band e um sistema de frequência dual Ka-band) que serão usados para fazer observações das atmosferas de Titã e Saturno, e para medir os campos de gravidade do planeta e dos seus satélites.
[editar] Eventos importantes
[editar] Lançamento e viagem
15 de Outubro de 1997 — Cassini lançada às 08:43 UTC.
26 de Abril de 1998 — Primeira passagem pelo planeta Vénus para empurrão gravitacional.
24 de Junho de 1999 — Segunda passagem pelo planeta Vénus para empurrão gravitacional.
18 de Agosto de 1999 03:28 UTC — Passagem pelo planeta Terra para empurrão gravitacional. Uma hora e vinte minutos antes, a Cassini fez a maior aproximação à Lua a uma distância de 377 000 km, e tirou uma série de imagens de calibração.
23 de Janeiro de 2000 — Passagem pelo asteróide 2685 Masursky às 10:00 UTC. A Cassini tirou imagens ([1]) 5 a 7 horas antes a 1,6 milhões de km de distância e estimou um diâmetro de 15 a 20 km.
30 de Dezembro de 2000 — Passagem pelo planeta Júpiter para empurrão gravitacional. A Cassini esteve no ponto mais próximo deste planeta neste dia, e fez muitas medições científicas. Também produziu o retrato colorido global mais detalhado de Júpiter; as caraterísticas mais pequenas têm aproximadamente 60 km de diâmetro.
30 de Maio de 2001 — Na viagem entre Júpiter e Saturno, notou-se o aparecimento de um "embaçamento" nas fotografias tiradas pela câmera de ângulo cerrado da Cassini. De ínicio, foi visto numa fotografia da estrela Maia do aglumerado das Plêiades, tirada depois de um período de aquecimento de rotina.
23 de Julho de 2002 — No final de Janeiro, um teste foi feito para remover o "embaçamento" das lentes da câmara de ângulo cerrado, aquecendo-a. O objetivo foi conseguido aquecendo-se a câmera até 4 graus Celsius durante oito dias. Mais tarde, o aquecimento foi estendido para 60 dias, e a imagem da estrela Spica mostrou um melhoramento de mais de 90% quando comparado com o período anterior ao aquecimento. A 9 de Julho, a imagem mostrou que o procedimento de remoção de embaçamento foi completado com sucesso ([2]).
10 de Outubro de 2003 — A equipa de cientistas da Cassini anunciou os resultados de um teste da teoria da gravidade de Einstein, usando sinais de rádio da sonda Cassini. Os cientistas observaram uma mudança de frequência nas ondas de rádio de e para a sonda, assim que esses sinais viajaram mais perto do Sol. Testes anteriores estavam de acordo com as previsões teóricas com uma precisão de uma parte em mil. A experiência da Cassini melhorou a precisão até cerca de 20 partes em um milhão, com os dados ainda a suportar a teoria de Einstein.
[editar] A chegada a Saturno
27 de Fevereiro de 2004 — Uma nova fotografia de alta resolução tirada pela Cassini no dia 9 de Fevereiro foi divulgada. A imagem surpreendeu os cientistas da missão devido ao facto de não ser visível nenhum "fantasma" nos anéis de Saturno. Estas estruturas escuras na secção "B" do anel foram descobertas nas imagens tiradas pela sonda Voyager em 1981[3]. Outra imagem, em luz infravermelha, tirada a 16 de Fevereiro mostra diferenças na altura das nuvens. A mesma pertubação era visível nas imagens tiradas pelo Telescópio Espacial Hubble nos anos 90 do século XX.
12 de Março de 2004 — Fotografias tiradas a 23 de Fevereiro não mostram uma característica descoberta pela Voyager: espessamentos no exterior do anel "F". Ao tempo, o que não pôde ser deduzido foi o tempo de vida exacto destes espessamentos, e espera-se que a Cassini produza dados decisivos sobre esta questão. O primeiro conjunto de imagens mostra um conjunto de espessamentos ao longo do anel "F".
26 de Março de 2004 — A equipa de cientistas da Cassini publicou a primeira sequência de imagens de Saturno mostrando nuvens a moverem-se a alta velocidade à volta do planeta. Usando um filtro para ver melhor o vapor de água no topo da cobertura de nuvens densas, movimentos nas regiões equatorial e sul são claramente visíveis. (Sequência GIF do laboratório JPL). As imagens foram obtidas entre os dias 15 e 19 de Fevereiro.
8 de Abril de 2004 — A primeira observação de longo prazo da dinâmica das nuvens da atmosfera de Saturno foi publicada por cientistas da missão. Um grupo de fotografias mostra duas tempestades, nas latitudes sul, a aglomerarem-se durante o período de 19 a 20 de Março. Ambas as tempestades tinham um diâmetro de cerca de 1000 km antes de se juntarem.
15 de Abril de 2004 — A NASA anunciou que os dois satélites naturais descobertos pela Voyager 1 foram avistados, de novo, pela Cassini em imagens tiradas no dia 10 de Março: Prometeu e Pandora. Estes não são satélites comuns, pois o seu efeito gravitacional no anel 'F' levou a que os cientistas os chamassem de "satélites pastores". A sua descoberta emocionou os pesquisadores interessados na dinâmica do sistema de anéis, porque as suas órbitas são próximas o suficiente para que elas interajam uma com a outra de uma forma "caótica". Uma das missões da Cassini será monitorizar de perto os movimentos destes corpos.
[editar] Entrada da Cassini no sistema saturniano
18 de Maio de 2004 — A Cassini entrou no sistema saturnino. O efeito gravitacional de Saturno começou a sobrepor-se à influência do Sol.
20 de Maio de 2004 — Foi liberada a primeira imagem de Titã. Foi tirada a 5 de Maio a uma distância de 29,3 milhões de quilómetros.
11 de Junho de 2004 — A Cassini sobrevoa o satélite natural Febe às 19:33 UT a 2068 quilômetros de distância. Todos os onze instrumentos a bordo operaram como esperado e todos os dados foram adquiridos. Os cientistas planeiam usar os dados para criar mapas globais do satélite coberto de crateras, e para determinar sua composição, massa e densidade. Irá levar vários dias para que os cientistas possam rever os dados e chegar a conclusões mais concretas.
[editar] Inserção Orbital em Saturno
1 de Julho de 2004 — A Inserção Orbital em Saturno foi efetuada com sucesso. Começou às 1:12 UT e terminou às 2:48 UT. Fotografias dos anéis de Saturno foram tiradas e enviadas para o cientista da missão.
Os cientistas surpreenderam-se com a claridade e o detalhes das imagens e vão pesquisá-las durante um bom tempo.
2 de Julho de 2004 — A primeira passagem por Titã foi executada e as primeiras imagens foram enviadas para a Terra. Devido ao plano orbital inicial, a Cassini passou pelo pólo sul da lua e a uma distância maior que em sobrevôos posteriores. Contudo, durante uma conferência de imprensa a 3 de Junho, os cientistas da missão mostraram imagens que já os forçavam a rever teorias. Agora parece que as características de albedo mais escuro e claro na superfície representam, de facto, materiais diferentes. Mas, ao contrário do esperado, as regiões geladas eram mais escuras que as áreas onde outra matéria (possivelmente orgânica) está misturada com gelo.
26 de Outubro de 2004 — Segunda passagem por Titã.
14 de Janeiro de 2005 — A sonda de pouso Huygens entra na atmosfera de Titã às 03:04 UTC e pousa na sua superfície duas ou mais horas depois.
[editar] Descobertas
[editar] A passagem por Júpiter
A Cassini fez a maior aproximação ao planeta Júpiter a 30 de Dezembro de 2000, e efetuou muitas medições cientificas. Cerca de 26 mil imagens foram tiradas a Júpiter durante a sua passagem que durou longos meses. O melhor retrato global colorido de Júpiter de sempre foi produzido, em que as caraterísticas mais pequenas têm aproximadamente 60 km de comprimento.
Uma grande descoberta [4] foi feita, anunciada a 6 de Março de 2003. A descoberta consiste na natureza da circulação atomosférica de Júpiter. Os "cintos" escuros alternam com "zonas" mais claras na atmosfera. Os cientistas há muito que consideram as zonas, com as suas nuvens ténues, serem áreas em que o ar jorra para cima, parcialmente porque muitas nuvens na Terra formam-se onde o ar está subindo. Análises feitas às fotografias da Cassini, contudo, mostram uma nova história.
Células de tempestade individuais nas nuvens brilhantes, demasiado pequenas para serem observadas a partir da Terra, saltam à vista nos cinturões escuros. Segundo Anthony Del Genio do Instituto Goddard para Estudos Espaciais da NASA, "Temos uma imagem nítida que sugere que os cinturões sejam áreas de movimento atmosférico em Júpiter, o que implica que a movimentação nas zonas deve ser depressiva."
O mesmo comunicado também discutia a natureza dos anéis de Júpiter. As interferências de luminosidade nos anéis revelaram que existiam partículas de forma irregular (em oposição à forma esférica) e cuja existência se devia aos impactos entre micrometeoritos e as luas de Júpiter, provavelmente Métis e Adastea.
[editar] Teste da Teoria da Relatividade de Einstein
A 10 de Outubro de 2003, a equipa científica da Cassini anunciou os resultados de um teste à Teoria da relatividade de Einstein, utilizando sinais rádio da sonda. Os pesquisadores observaram o desvio da frequência nas ondas rádio, de, e para a nave, enquanto os sinais passavam tangentes ao Sol. Segundo a teoria da relatividade, um objectivo de grande massa como o Sol afecta o espaço-tempo curvando-o, e um feixe de ondas rádio (ou luz) que passe por perto verá o seu comprimento aumentado, devido à curvatura. Esta distância extra irá, consequentemente, atrasar a chegada do sinal; a quantidade do atraso proporciona um teste sensível às previsões da teoria de Einstein. Embora variações da teoria geral estejam previstas nos modelos cosmológicos, não foi encontrada nenhuma nesta experiência. Testes anteriores revelaram um consenso com a previsão teórica com a precisão de um em mil. A experiência da Cassini melhorou-a em cerca de 20 em um milhão, mantendo a consistência com a teoria de Einstein.
[editar] Novas luas de Saturno
Fotografias da Cassini revelaram duas novas luas de Saturno em Junho de 2004. São ambas pequenas e foram temporariamente designadas de S/2004 S 1 e S/2004 S 2 até serem baptizadas, em finais de 2004, de Methone e Pallene.
A 1 de Maio de 2005, um novo satélite natural foi descoberto na Falha de Keeler (um intervalo existente no Anel A de Saturno), temporariamente designada de S/2005 S 1. A outra única lua existente dentro do sistema de anéis de Saturno é Pã.
[editar] Os "fantasmas" perdidos
A Cassini proporcionou uma nova imagem de Saturno de alta resolução a 9 de Fevereiro de 2004, que foi divulgada algumas semanas depois. Os cientistas da missão ficaram surpreendidos com a ausência dos "fantasmas" nos anéis de Saturno. Estas estruturas escuras, na secção B do anel, teriam sido descobertas em imagens tiradas pela sonda Voyager em 1981 (ver Press Release).
[editar] A passagem por Febe
A 11 de Junho de 2004, a Cassini teve um encontro com o satélite natural Febe. Esta foi a primeira oportunidade para estudar de perto esta lua desde a passagem da Voyager 2. Também foi a única oportunidade da Cassini se cruzar com Phoebe devido às órbitas concorrentes de Saturno.
As primeiras imagens de perto foram recebidas a 12 de Junho, e os cientistas envolvidos imediatamente se aperceberam das diferenças entre a superfície de Febe e os outros asteróides visitados pela nave. Partes das superfícies craterizadas mostram-se muito brilhantes nessas fotos, e crê-se actualmente que existe uma grande quantidade de gelo no estrato imediatamente inferior à superfície.
[editar] A rotação de Saturno
Num comunicado de 28 de Junho, os cientistas da Cassini descreveram a medição do período rotacional de Saturno. Uma vez que não existem pontos de referência na superfície que possam ser utilizados para obter este período, foi utilizada a repetição de emissões rádio. Estes novos dados estão em concordância com os valores obtidos a partir da Terra, e são encarados como um puzzle para os cientistas. Curiosamente, o período de rotação rádio alterou-se desde a sua primeira medição em 1980 pela Voyager, aumentando em 6 minutos. Embora não seja indicador da rotação global do planeta, é interpretada como consequência do movimento da fonte de emissão rádio para uma latitude diferente, na qual a rotação é diferente.
[editar] As passagens por Titã
A sonda Cassini teve o primeiro dos seus numerosos encontros com Titã a 2 de Julho de 2004 numa aproximação a 339,000 quilómetros. Fotografias mostraram nuvens consideradas como compostas de metano e características interessantes da superfície.
[editar] Encontro da Huygens com Titã
A Cassini largou a sonda Huygens no dia 25 de Dezembro de 2004. A penetração na atmosfera deu-se no dia 14 de Janeiro de 2005.
Ver também Cronologia da missão Cassini-Huygens.
[editar] Veja também
[editar] Páginas externas
- Página da Cassini-Huygens da Agência Espacial Europeia
- Página da missão Cassini pelo Laboratório JPL da NASA
- Fotografias da Cassini
- Informação da ESA (Português)
- Viagem da Cassini a Saturno parte A, B, C, D, E, F
- Informação da NASA sobre a Cassini
