Missão a Plutão - Parte 1

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Se tudo correr como planejado, o observatório New Horizons projetado por pesquisadores do Laboratório de Física Aplicada Hopkins passará por Plutão daqui a exatamente um mês, em julho de 2015, enviando de volta os primeiros dados do anão gelado do nosso sistema solar. Veja neste post o que ele fará pra chegar lá.

Por Dale Keiger da John Hopkins Magazine, tradução e versão Xracer

foto de abertura cortesia da Universidade Johns Hopkins, Laboratório de Física Aplicada / Southwest Research Institute (JHUAPL/SWRI)

Eis a tarefa:  projetar e construir uma nave espacial. Uma plataforma para transportar sete instrumentos científicos através de 4,8 bilhões de quilômetros no espaço . Os instrumentos devem ser precisamente calibrados e sensíveis , mas resistentes o suficiente para sobreviverem a um lançamento de foguete e uma viagem de 10 anos ou mais, e requerem menos energia elétrica do que um par de lâmpadas. A sonda deve ser compacta, de baixo peso e equilibrada como um pião , imprescindivel para percorrer a maioria da sua jornada. No final da sua viagem de 3 mil milhões de milhas, deve atingir o equivalente a um círculo de cerca de 200 quilômetros de diâmetro ; uma flecha disparada em um alvo a 160 quilômetros de distância com precisão comparável teria atingido uma moeda de 1 centavo. A astronave deve chegar no preciso momento para um alinhamento dos dois planetas , a lua, o sol e uma rede terrestre de antenas. Cada instrumento deve trabalhar perto da perfeição ; reparos em vôo serão praticamente impossíveis. Finalmente , os engenheiros do projeto , cientistas e administradores deveriam construir esta nave espacial rapidamente e dentro de um orçamento limitado .

Em novembro de 2001, o Laboratório de Física Aplicada (APL) assumiu essa tarefa, para construir um observatório planetário chamado New Horizons, com destino a Plutão.A APL entregou a nave espacial em Cabo Canaveral, na Flórida, para o lançamento em janeiro de 2006. Se a missão for bem-sucedido na íntegra, em julho de 2015 a New Horizons vai voar após Plutão para o primeiro reconhecimento desta pouco estranha bola de gelo e rocha, tirando fotos, mapeando seu terreno, analisando sua atmosfera, e tirando amostras da poeira espacial e do vento solar. Durante nove meses após esse encontro ele irá transmitir dados para a Terra ao mesmo tempo correndo em direção a uma região ainda mais distante do sistema solar conhecida como Cinturão de Kuiper, onde os cientistas esperam estender  sua missão.

O Gerente de projetos da APL New Horizons, Glen Fountain, já construiu naves espaciais antes. Ele pensa neste e diz, em um tom que sugere um homem que não está realmente reclamando: "Cada uma destas missões é como um cachorro que acabou de pegar um carro." Você caçou isso, você agarrou-o, você congratulou-se, então você pensa, tudo bem, temos que ter isso ... e agora?

Quando a APL trabalhou pela primeira vez nos planos da New Horizons, uma missão a Plutão já estava em andamento em outro local. O Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da Caltech, centro da Nasa para exploração robótica do sistema solar, estava construindo a nave Expresso Plutão-Kuiper. Durante quatro décadas, o JPL tinha realizado missões deslumbrantes: Pioneer, Mariner, Ranger, Surveyor, Viking, Voyager, Magellan e Mars Pathfinder. Mas já o ano 2000 ia passando, e a Missão Plutão-Kuiper Expresso estava em apuros. A NASA tinha adjudicado a JPL um contrato para construír a ele e a outra missão, Europa Orbiter, por US$ 650 milhões. Quando os custos das naves subiram para US$ 1,5 bilhões para os completar, a NASA emitiu uma ordem de pararem.

Enquanto isso, a APL havia se tornado um concorrente sagaz e agressivo para os contratos da NASA. Era muito menor do que o Jet Propulsion mas tinha construído uma reputação com missões bem-sucedidas, como o Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR) e ACE, a primeira estação meteorológica espacial, lançada em 1997 e ainda coletando dados. Stamatios Krimigis, então chefe do departamento de espaço da APL, era um membro da Subcomissão de assessoria de Exploração do Sistema Solar da NASA. Em uma reunião em outubro de 2000, a subcomissão recomendou que a NASA solicitasse propostas para uma missão mais econômica para Plutão. Krimigis viu uma nova oportunidade. Pouco antes do dia Ação de Graças, ele convocou uma reunião de engenheiros da APL, informou-os sobre os dados a serem coletados e toda ciência a ser feita numa missão a  Plutão, e pediu-lhes para esboçar idéias dentro de uma semana para uma nave espacial.

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Eles retornaram com um ousado plano de um observatório interplanetário, alimentado pelo decaimento radioativo do plutonio. Eles previram que custaria US$ 500 milhões de dólares. Yanping Gui, um especialista em projeto de missões da APL plotou uma trajetória que primeiro enviaria a espaçonave pra pegar um empurrão gravitacional ao passar perto de Júpiter, cuja gravidade chicotiaria a nave em uma maior velocidade e diminuiria em pelo menos 3 anos o tempo da viagem a Plutão. Em dezembro de 2000 a NASA fez o anúncio formal da oportunidade de uma nova missão a Plutão e a APL estava pronta. Eles se aliaram com Alan Stern, um cientista espacial do SwRi (Southwest Research Instituto - Instituto de Pesquisas do Sudoeste) em Boulder, Colorado, que estava perseguindo uma missão a Plutão desde 1988. Onze meses depois a APL e o SwRi aprenderam que eles haviam ganho a tarefa. O cão havia alcançado o carro !

Plutão é um mundo estranho. Os quatro planetas interiores do sistema solar - Mercúrio, Vênus, Terra e Marte - são bolas de rocha. Os próximos quatro - Júpiter, Saturno, Urano e Netuno - são esferas gigantes de gás. Sete dos oito seguem órbitas circulares (Mercúrio é uma exceção) alinhadas em um único plano. Então há Plutão. É um anão gelado, dois terços do tamanho da nossa lua e, provavelmente, em torno de três quartos de gelo na composição, em uma órbita altamente elíptica que se inclina 17 graus fora do plano orbital dos outros planetas. É notavelmente reflexivo, o segundo objeto mais reflexivo do sistema solar, provavelmente, porque a maior parte da sua superfície é coberta por nitrogênio congelado, metano e dióxido de carbono. Plutão tem uma fina atmosfera, parte da qual está a se perder para o espaço; quando o planeta está mais na parte da órbita mais distante do sol, os astrônomos esperam que essa atmosfera congele e quase desapareca. A Lua única de Plutão, Caronte, é tão grande que os cientistas consideram o par como um planeta duplo. Isso se Plutão é mesmo um planeta em tudo. Além dele encontra-se uma faixa profunda de  objetos orbitando além conhecidos como o Cinturão de Kuiper, que Stern chama de "sótão do sistema solar." Muitos astrônomos consideram agora Plutão menos um planeta do que um surpreendentemente grande KBO (Kuiper Belt Object - Objeto do Cinturão de Kuiper). Hal Weaver, cientista do projeto New Horizon da APL, é o "homem cometa" e para ele, Plutão se assemelha a um cometa gigante.

Plutão tem cinco satélites que nós conhecemos - a New Horizons pode encontrar mais deles. Pesquisadores executam uma "checagem de encaixe" da antena parabólica da espaçonave antes do lançamento no APL. Foto cortesia JHUAPL/SWRI Cometa, planeta, KBO - seja ele qual for, até Plutão é um longo caminho. Se você fosse ficar em sua superfície voltada para o sol, você estaria virado para o que parece ser não mais do que uma estrela extraordinariamente brilhante, "aquecendo" na luz que saiu há cinco horas atrás, aquecido a um ameno -420 graus Fahrenheit. Nenhum telescópio terrestre já capturou uma imagem clara do planeta. Apesar de toda sua acuidade extraordinária, o Telescópio Espacial Hubble conseguiu apenas discernir a maior das características da superfície, aguçando o apetite dos astrônomos. Ninguém sabe em detalhes suficientes como Plutão se parece, do que ele é feito, ou porque ele está em uma órbita tão excêntrica. Nenhuma nave espacial jamais chegou remotamente perto disso. Plutão pode representar uma grande amostra do gás original e poeira a partir da qual o Sol e os planetas se formaram, então os cientistas têm procurado uma forma de dar uma olhada de perto e talvez responder a questões importantes. Como foi o processo de formação do planeta no início? Qual é a história de compostos voláteis, especialmente da água, em todo o sistema solar? Poderia a água, ar, mesmo matéria orgânica primordial ter chegado à Terra através de uma colisão com um KBO? Finalmente, os cientistas querem ir a Plutão e ao Cinturão de Kuiper, simplesmente porque ninguém foi. Na sua pesquisa da década de 2002, o Conselho Nacional de Pesquisa listou a exploração de Plutão-Caronte como estando entre suas maiores prioridades. Vinte meses antes, o Subcomitê de Exploração do Sistema Solar havia dito à NASA, simplesmente, "Temos de ir lá." Stern acha o nono planeta irresistível. Krimigis chama o pesquisador principal da New Horizons de "Mr. Plutão." Em 20 de dezembro de 2000, quando a Nasa anunciou que queria propostas para uma nova missão, Stern disse: "Eu assisti a conferência de imprensa e em menos de uma hora o meu telefone começou a tocar." Ele pesava suas opções, que incluíam parceria com a JPL em um novo plano, e decidiu trabalhar com a APL. "A Divisão espacial da APL é uma organização pequena, muito bem administrada, com um excelente histórico."
Principais cientistas da APL envolvidos com a missão New Horizons incluem (esq pra dir): Weaver, Krimigis, Bowman, Fountain e Cheng. Foto de John Davis Ele e uma equipe de cientistas que incluíam Andy Cheng da APL planejaram a ciência básica. A New Horizons seria um missão de reconhecimento fly-by (de passagem); para entrar em órbita ao redor do planeta, a rápida nave espacial teria que "pisar no freio" com tanta força que precisaria de mil vezes mais combustível nos propulsores do que poderia transportar. Os cientistas listaram um trio de metas principais para esse fly-by: observar a geologia e morfologia (características das rochas e formato do relevo) de Plutão e Caronte, mapear as suas superfícies, e estudar a atmosfera de Plutão. Os objetivos secundários foram estudar a ionosfera de Plutão e sua interação com o vento solar, procurar se existe uma atmosfera em torno de Caronte, produzindo mapas de alta resolução de áreas selecionadas, e mapear as temperaturas da superfície. Se a missão também puder procurar por satélites plutonianos adicionais e refinar os parâmetros das órbitas de Plutão-Caronte, tanto melhor. Um slide duma apresentação de PowerPoint da missão observou que a equipe pretendia fazer tudo isso "no prazo, dentro do orçamento e com um baixo risco." :O mesmo slide exortou, "Mantenha a simplicidade."

Dale Keiger é um escritor senior da Johns Hopkins Magazine.

Fonte : http://www.jhu.edu/~jhumag/1105web/pluto.html

Continua na parte 2

Relatório da Nave Robótica enviada a Kapteyn

Triste Kapteyn,

Por Alastair Reynolds, tradução Xracer

 

Olá, Terra. Sou eu de novo.

Eu espero que você esteja recebendo meu sinal alto e claro.

Você irá ficar feliz em saber que eu estou novamente desperto após os longos séculos de minha fase de cruzeiro interestelar. Tendo executado uma verificação completa de saúde, posso confirmar que todos os aspectos meus estão plenamente operacionais. Melhor do que nominalmente, verdade seja dita. Correndo o risco de ostentação, eu estou realmente em excelente forma. Propulsão, núcleo de Inteligência Artificial, sensores de longo alcance e a montagem de minha instrumentação, navegação e comunicação - Eu não poderia estar em melhores condições.

Nada mal para uma peça de hardware espaçial que já visitou seis sistemas solares, sem nunca precisar voltar para casa. Claro, eu não posso levar o crédito por mim mesmo. Eu fui muito bem fabricado - construído para durar milhares de anos.

Mesmo assim, obrigado por me fazerem.

Vamos aos negócios, afinal - e eu não posso começar a dizer o que eu encontrei, aqui em torno da estrela de Kapteyn! Isso realmente é um lugar extraordinário - um sistema solar diferente de todos que eu já visitei. Eu gostaria que você pudesse estar aqui comigo, ver as coisas através dos meus olhos.

Eu pesquisei a fundo os meus arquivos e eu entendo por que você me enviou a estrela de Kapteyn. Ao contrário dos outros sistemas que visitei, este sol e sua pequena família de mundos não fazem parte da família normal de estrelas que orbitam no disco e bojo da galáxia. Esta é uma estrela de halo - um membro de uma população dispersa de estrelas e aglomerados de estrelas, encerrando a Via Láctea em uma grande esfera fina. É inteiramente possível que essas estrelas não eram originalmente parte de nossa própria galáxia, mas foram separadas de uma outra após uma espécie de colisão gravitacional. E algumas dessas estrelas são imensuravelmente de idade - mais antigas e veneráveis, talvez, do que qualquer estrela do disco.

A estrela de Kapteyn está tão lenta de queima, por mim constatado, que até mesmo meus instrumentos não puderam colocar um limite superior para a sua idade. Pode ser quase tão antiga quanto o universo.

E seus planetas?

Igualmente antigos.

Entenda como quiser - pode até ser uma falha na minha programação - mas eu sinto a idade deste lugar em meus ossos. Tudo bem, quero dizer o meu barramento principal de dados. Eu não tenho ossos; Eu sei disso. Mas acredite em mim, neste sistema se sente verdadeiramente assombrado pelo tempo. O silêncio e a quietude são quase insuportáveis, como uma pressão infinitamente imposta. Nada aconteceu aqui por voltas inteiras da galáxia; nada vai acontecer. A estrela de Kapteyn ferve, prosseguindo a sua vida nuclear. Os mundos mortos apegados como carrapatos em torno de suas órbitas mortas.

Mas dessa vez, havia algo.

Eu sei, eu tenho tomado liberdades. Eu deveria ter transmitido meu sinal de wake-up antes de fazer qualquer investigação. Mas eu não pude resistir a mim mesmo. Você me fez ser curioso.

Eu encontrei sinais de civilização.

O primeiro planeta - Kapteyn b - ainda está dentro da zona habitável da estrela, que orbita uma vez a cada 48 dias. Não há nada que vive lá agora, nem mesmo tem uma atmosfera,  mas uma vez houve uma cultura tecnológica.

Sim, a primeira que eu encontrei. A primeira razão para a qual eu fui feito.

Como foi essa descoberta?

O fato é que não foi difícil de detectar. Cidades cobrem quase toda a superfície deste mundo. Estruturas enormes - eles devem ter alcançado até o espaço! Pratos e torres e os restos do que eu acho que deve ter sido elevadores espaciais, subindo até a órbita síncrona. A lua, a sua superfície coberta pelos mesmos tipos de arquitetura. Evidência de colonização do segundo planeta, Kapteyn c, na sua órbita mais distante e fria.

Maravilhas além de qualquer comparação, mas repletas de uma espécie de uniformidade cinza sepulcral, após eras de micrometeoritos e bombardeio de raios cósmicos. Cidades mudas como esfinges.

E em nenhum lugar o menor sinal de vida.

Crateras do tamanho de Continentes se mostram em Kapteyn b, e me pergunto se elas falam de alguma catástrofe verdadeiramente impressionante - um acidente cósmico, ou algo pior? Seja qual for o caso, os construtores dessas cidades estão muito longe. Talvez eles estavam mortos antes mesmo da estrela de Kapteyn ser arrancada das garras de sua galáxia mãe.

Correndo o risco de inferir muito de poucos dados, eu não posso ajudar, entregando-se a um pouco de especulação. Eu também sou o produto de uma civilização tecnológica, com a capacidade de transformar um planeta para colonizar outras luas e mundos, para construir estruturas assustadoras. O povo de Kapteyn b eram claramente mais avançado do que vocês, meus próprios construtores -, mas com o tempo, vocês também poderiam transformar um mundo desta maneira.

Algo para pensar, não é?

Bem, isso sou eu me deslogando agora. Eu vou agora explorar este sistema, e talvez soltar alguns drones com instrumentação para pousarem em Kapteyn b por si mesmos. Vai haver um risco de que, uma vez eu entrando numa órbita baixa o bastante, quem sabe o que vai acontecer? Ainda assim, isso é um perigo que eu estou preparado para aceitar. Você me fez para isso, e eu sou grato por tudo o que eu tenho permissão para ver e fazer.

Mas olhe.

Eu sei que é uma coisa pequena, e eu realmente não deve incomodá-lo sobre isso. Mas tem sido um longo tempo desde que eu ouvi algo de você. Coloquei sim um grande esforço nestas transmissões, e que seria bom - apenas uma vez - saber se há alguém do outro lado, ouvindo-me

Apenas uma palavra, deixe-me saber se você ainda se importa comigo ?

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Triste Kapteyn é uma história fictícia gentilmente produzida por Alastair Reynolds para ilustrar e apoiar os elementos-chave do relatório da descoberta de um planeta nesse sistema. A história descreve a chegada de uma sonda robótica interestelar alcançando o sistema planetário do Kapteyn, e um relatório dessa primeira pesquisa sonda exploratória de seus planetas em um futuro distante. Alastair Reynolds trabalhou como astrônomo da Agência Espacial Europeia, e mais tarde tornou-se por tempo integral escritor de ficção científica. A história é fornecido em uma base não-exclusiva para uso apenas nesta versão. Copyright permanece de Alastair Reynolds 2014.

Fonte : http://ph.qmul.ac.uk/sad-kapteyn

da School of Physics and Astronomy, Queen Mary, University of London, England

Comentário de Xracer : Novos tempos, novos exploradores. No passado os pioneiros navegadores do oceano, local até então inacessível, cercado de mitos, monstros e distâncias incomensuráveis. Hoje navegando em naves robóticas para Marte e Plutão. No futuro, deste conto, sondas já alcançaram outros sistemas de outras estrelas. Veja o post anterior e o próximo post, por favor !