A espaçonave Cassini orbitou Saturno em 30 de junho de 2004, até 15 de setembro de 2017, quando a sonda terminou sua vida com um mergulho na atmosfera do planeta anelado.
Este mergulho mortal intencional foi realizado para garantir que a Cassini nunca contaminasse uma lua de Saturno potencialmente habitável, como Enceladus ou Titan.
A missão é conhecida por descobertas, como encontrar jatos de água saindo de Enceladus e rastrear algumas novas luas para Saturno.
Cassini é um projeto conjunto entre várias agências espaciais, o que é um contraste com as grandes sondas da NASA do passado, como Pioneer e Voyager. Neste caso, os principais participantes são NASA, a Agência Espacial Européia e Agenzia Spaziale Italiana (a agência espacial italiana).
História do desenvolvimento
A Cassini foi a primeira espaçonave dedicada a observar Saturno e seu sistema. Foi nomeado em homenagem a Giovanni Cassini, um astrônomo do século 17 que foi o primeiro a observar quatro das luas de Saturno – Iapetus (1671), Rhea (1672), Tethys (1684) e Dione (1684).
Antes desta espaçonave, ocorreram vários sobrevôos de Saturno pela Pioneer 11 (1979), Voyager 1 (1980) e Voyager 2 (1981). Algumas das descobertas dessas missões incluíram descobrir que A superfície de Titã não pode ser vista em comprimentos de onda visíveis (devido à sua atmosfera espessa) e avistando vários anéis de Saturno que não eram visíveis com os telescópios terrestres.
Foi logo após o último sobrevôo , em 1982, que comitês científicos nos Estados Unidos e na Europa formaram um grupo de trabalho para discutir possíveis colaborações futuras. O grupo sugeriu uma missão capitânia que orbitasse Saturno e enviaria uma sonda atmosférica para Titã. No entanto, havia uma dificuldade “clima fiscal” no início de 1980, o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA observou em uma breve história da missão , que empurrou a aprovação da Cassini para 1989.
Tanto os europeus quanto os americanos consideraram trabalhar juntos ou solo. Um relatório de 1987 do ex-astronauta Sally Ride, por exemplo, defendia uma missão solo a Saturno. Chamado de “Liderança da NASA e Futuro da América no Espaço”, o relatório afirma que estudar os planetas gigantes de gás externos (como Saturno) ajuda os cientistas a aprender sobre sua atmosfera e estrutura interna. (Hoje, também sabemos que esse tipo de estudo nos ajuda a prever a estrutura dos exoplanetas, mas os primeiros exoplanetas não foram descobertos até o início dos anos 1990).
“Titã é um alvo especialmente interessante para exploração porque o a química orgânica que ocorre agora fornece o único laboratório em escala planetária para estudar processos que podem ter sido importantes na atmosfera terrestre pré-biótica “, acrescentou o relatório, significando que em Titã há uma química que poderia ser semelhante à que estava presente na Terra antes a vida surgiu.
O desenvolvimento da Cassini trouxe pelo menos dois grandes desafios para prosseguir. Em 1993 e 1994, a missão tinha um preço de $ 3,3 bilhões (cerca de $ 5 bilhões em 2017, ou cerca de metade do custo do Telescópio Espacial James Webb.) Alguns críticos perceberam isso como muito alto para a missão. Em resposta, a NASA apontou que a Agência Espacial Europeia também estava contribuindo com fundos e acrescentou que as tecnologias da Cassini estavam ajudando f e missões da NASA de baixo custo, como o Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder e o Spitzer Space Telescope, de acordo com o JPL.
A Cassini também recebeu críticas de grupos ambientalistas preocupados com o fato de que, quando a espaçonave voou pela Terra, seu gerador termoelétrico de radioisótopo (energia nuclear) poderia representar uma ameaça ao nosso planeta, acrescentou o JPL. Esses grupos entraram com uma ação judicial no Havaí pouco antes do lançamento em 1997, mas a contestação foi rejeitada pelo tribunal distrital federal do Havaí e pelo Tribunal de Apelações do Nono Circuito.
Para tratar das preocupações sobre o radioisótopo da espaçonave geradores termoelétricos, que são comumente usados para missões da NASA, a NASA respondeu emitindo um documento suplementar sobre o sobrevoo e detalhando a metodologia da agência para proteger o planeta, dizendo que havia menos de uma chance em um milhão de um impacto ocorrendo.
Lançamento e cruzeiro
A Cassini não foi direto para Saturno. Em vez disso, sua missão envolvia complicada mecânica orbital.Ele passou por vários planetas – incluindo Vênus (duas vezes), Terra e Júpiter – para obter um aumento de velocidade aproveitando a gravidade de cada planeta.
A espaçonave de quase 12.600 libras (cerca de 5.700 quilogramas) foi retirado da Terra em 15 de outubro de 1997. Passou por Vênus em abril de 1998 e junho de 1999, a Terra em agosto de 1999 e Júpiter em dezembro de 2000.
A Cassini entrou em órbita em torno de Saturno em 1 de julho de 2004 . Entre seus objetivos principais estavam a procura de mais luas, para descobrir o que causou os anéis de Saturno e as cores nos anéis, e entender mais sobre as luas do planeta.
Talvez mais da Cassini uma visão detalhada veio depois de lançar a sonda Huygens em direção a Titã, a maior lua de Saturno. A sonda foi nomeada em homenagem ao cientista holandês Christiaan Huygens, que em 1654 virou um telescópio em direção a Saturno e observou que sua estranha forma de bolha – Galileo Galilei viu pela primeira vez a forma em um telescópio e desenhou em seu caderno como algo como orelhas no planeta – foi na verdade causada por r ings.
O módulo de aterrissagem Huygens desceu através da névoa misteriosa ao redor da lua e pousou em 14 de janeiro de 2005. Ele enviou informações de volta à Terra por quase 2,5 horas durante sua descida, e então continuou a retransmitir o que estava vendo da superfície por 1 hora e 12 minutos.
Nessa breve janela de tempo, os pesquisadores viram fotos de um campo de rochas e obtiveram informações sobre o vento e os gases da lua na atmosfera e na superfície.
Luas magníficas
Uma das características que definem Saturno é o seu número de luas. Excluindo os trilhões de toneladas de pequenas rochas que compõem seus anéis, Saturno descobriu 62 luas em setembro de 2012. A NASA lista 53 luas nomeadas em um de seus sites.
Na verdade, a Cassini descobriu duas novas luas quase imediatamente depois de chegar (Methone e Pallene) e antes de 2004 terminar, ele detectou Polydeuces.
Conforme a sonda vagava pelas luas de Saturno, as descobertas que ela enviou de volta à Terra revelaram coisas novas sobre seus ambientes e aparências. Algumas das descobertas mais notáveis incluem:
- Encontrando evidências de água líquida em Enceladus, uma lua congelada que lança jatos de gelo ao ser deformada pela gravidade de Saturno. Em 2015, a Cassini fez uma série de sobrevôos de Enceladus para obter mais informações sobre o gás e a poeira nas plumas;
- Descobrir e depois localizar mais detalhes sobre um lago gigante de metano em Titã;
- deslizamentos de 50 milhas em Iapetus;
- Uma visão de perto de Rhea, revelando uma superfície com marcas de varíola;
- Um anel enorme, a 8 milhões de milhas de Saturno, provavelmente feito sobre os destroços de Phoebe.
Saturno também não foi ignorado. Por exemplo, em 2012, um estudo da NASA postulou que os jatos de Saturno na atmosfera podem ser alimentados por calor interno, em vez de energia do sol. Os cientistas acreditam que o calor traz o vapor de água de dentro do planeta, que condensa à medida que sobe e produz calor. Acredita-se que esse calor esteja por trás da formação do jato, bem como das tempestades.
Extensão e fim da missão
A Cassini estava originalmente programada para durar quatro anos em Saturno, até 2008, mas sua missão foi estendida várias vezes. Sua última e última etapa foi chamada de Missão do Solstício de Cassini, assim chamada porque o planeta e suas luas alcançaram o solstício novamente no final da missão. Saturno orbita o sol a cada 29 Anos terrestres. Com a missão da Cassini durando 13 anos, isso significou que a espaçonave observou quase metade da mudança sazonal de Saturno conforme o planeta girava em sua órbita.
Em 2016, a espaçonave foi colocada em funcionamento uma série de manobras finais para fornecer vistas de perto dos anéis, com o objetivo final de mergulhar a Cassini em Saturno em 15 de setembro de 2017. Essa estratégia foi projetada para proteger Enceladus e outras luas potencialmente habitáveis da (pequena) chance de a Cassini colidir com a superfície, espalhando micróbios da Terra.
Os principais marcos do final incluíram:
- Órbitas de roçamento do anel: todas as semanas entre 30 de novembro de 2016 e 22 de abril , 2017, a Cassini fez loops em torno dos pólos de Saturno para olhar a borda externa dos anéis, para aprender mais sobre suas partículas, gases e estrutura. Ele também observou pequenas luas nesta região, incluindo Atlas, Daphnis, Pan e Pandora.
- Em 22 de abril de 2017, a Cassini fez o sobrevoo final de Titã.O sobrevoo foi feito de forma a mudar a órbita da Cassini para que ela começasse 22 mergulhos (uma vez por semana) entre o planeta e seus anéis. Esta foi a primeira vez que uma espaçonave explorou esta zona, e envolvia algum risco porque o a órbita o trouxe entre a parte externa da atmosfera e a zona interna dos anéis (onde corre o risco de colidir com partículas ou moléculas de gás).
- Em 15 de setembro de 2017, a Cassini deu um mergulho suicida em Saturno, fazendo medições enquanto seus instrumentos pudessem fazer comunicações com a Terra.
Algumas das ciências que a Cassini realizou durante este período incluíram a criação de mapas da gravidade e dos campos magnéticos do planeta , estimando quanto material está nos anéis e tirando imagens de alta resolução de Saturno e seus anéis em close-up.
A espaçonave fez uma descoberta interessante de seu novo ponto de vista. Ele descobriu que o campo magnético de Saturno está alinhado com o eixo de rotação do planeta, o que confundiu os cientistas por causa de como eles acham que os campos magnéticos são gerados – por meio de uma diferença de inclinação entre o campo magnético e a rotação de um planeta. no final de julho de 2017, no entanto, os cientistas planejaram reunir mais dados para ver se talvez os processos internos de Saturno confundissem suas medições.
O legado da Cassini
Pouco depois da espaçonave morte, o planejador da missão da Cassini, Erick Sturm, disse aos repórteres que planejava escrever um relatório sobre o que ele e sua equipe aprenderam depois de operar uma missão por tanto tempo. Embora o entusiasmo tenha feito os cientistas continuarem ao longo dos longos anos (o que às vezes exigia trabalhar durante as férias ou no meio da noite), a engenharia também foi fundamental.
Kim Steadman, engenheira da equipe da Cassini por 14 anos, disse que a redundância era essencial. Ela disse que uma roda de reação e alguns dos propulsores da sonda falharam durante a missão, o que significaria que a espaçonave não poderia apontar seus instrumentos para coletar dados, ou se comunicar com a Terra apontando sua antena para o planeta. No entanto, a missão da Cassini continuou porque tinha backups.
A equipe planeja emitir o relatório para ajudar no planejamento da futura espaçonave; uma dessas recomendações pode incluir um medidor de gás. Cassini morreu com cerca de 1 por cento de seu combustível restante, mas o engenheiro de propulsão Todd Barber disse à Space.com que teve dificuldade em estimar quanto combustível restava na Cassini; ele teve que fazer isso por meio de vários métodos indiretos. Isso significa que durante os meses finais, Barber foi um pouco nervoso com as manobras que exigem propulsão, pois havia uma margem de erro para seus cálculos e não sabia se havia combustível suficiente para realizá-los.
A missão pode ter acabado, mas os resultados da ciência vão continuam a fluir por décadas porque nem todas as informações foram analisadas ainda. A NASA também continuou a divulgar novas fotos da espaçonave, mesmo após a morte de Cassini. No final de setembro de 2017, por exemplo, a agência enviou uma foto de Enceladus – um alvo de grande interesse devido aos muitos gêiseres na superfície da lua.
Também há várias outras missões em estágio inicial nos trabalhos para voar para Saturno. Embora essas missões estejam a anos de distância – se algum dia forem aprovadas -, elas representam interesse científico em Saturno e suas luas, e seu projeto é baseado nas descobertas da Cassini. Especificamente, cinco conceitos relacionados a Saturno estão lutando pela próxima missão Novas Fronteiras, um programa que nos últimos anos produziu a espaçonave New Horizons Plutão, o orbitador Juno Júpiter e a espaçonave de retorno de asteróide OSIRIS-REx. As cinco propostas são:
SPRITE (Saturn Probe Interior and Atmosphere Explorer), que voaria deliberadamente para a atmosfera de Saturno para observar sua composição e estrutura por aproximadamente 90 minutos. A Cassini durou apenas alguns minutos durante seu mergulho, mas não foi projetado para este trabalho.
Oceanus, que é projetado para observar o potencial de habitabilidade de Titã examinando moléculas orgânicas “através do ciclo metanológico e avaliando processos de troca entre a atmosfera , superfície e subsuperfície “, de acordo com uma descrição do projeto apresentada na 48ª Conferência de Ciência Lunar e Planetária em The Woodlands, Texas.
Dragonfly, que faria voos periódicos na atmosfera de Titã para observar produtos orgânicos em sua superfície, em vários locais.
Enceladus Life Finder, que voaria através de plumas várias vezes para coletar e caracterizar as moléculas que estão lá – compostos orgânicos particularmente complexos que podem indicar precursores de vida.
Assinaturas de vida e habitabilidade de Enceladus, das quais pouco foi divulgado publicamente. Pode ter como alvo as plumas de Enceladus, que foram examinadas periodicamente pela Cassini durante os voos.
O candidato vencedor entre as 12 missões propostas para Novas Fronteiras (as outras missões têm como alvo Vênus, a lua ou cometas) será selecionado em meados de 2019 para lançamento o mais tardar em 2025.No entanto, há uma seleção semifinal; A NASA selecionará duas ou três dessas propostas antes disso para um estudo mais aprofundado, antes de tomar a decisão final.