ARLA/CLUSTER: Sondas Voyager 1 e 2: 42 anos a comunicar via radio com o espaço profundo.

[João Costa > CT1FBF]

<https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/7-8voyager-annotated.png>
Impressão de artista de uma das sondas Voyager da NASA, incluindo a posição
do instrumento CRS (cosmic ray subsystem). Ambas as Voyager foram lançadas
com instrumentos CRS operacionais.
Crédito: NASA/JPL-Caltech; versão sem legendas
<https://www.jpl.nasa.gov/images/voyager/20190708/voyager20190708.jpg>



Com meticuloso planeamento e traços de criatividade, os engenheiros
conseguiram manter as sondas Voyager 1 e 2 da NASA a trabalhar durante
quase 42 anos - mais do que qualquer outra nave espacial na história. Para
garantir que estas missões continuem a transmitir os melhores dados
científicos possíveis das fronteiras do espaço, os engenheiros estão a
implementar um novo plano. E isso envolve fazer escolhas difíceis,
particularmente sobre instrumentos e propulsores.

Uma questão fundamental é que ambas as Voyager, lançadas em 1977, têm cada
vez menos energia disponível para fazer trabalhar os seus instrumentos
científicos e os aquecedores que os mantêm aquecidos no frio do espaço
profundo. Os engenheiros tiveram que decidir que partes obteriam energia e
quais partes teriam que ser desligadas em ambas as naves espaciais. Mas
essas decisões têm que ser tomadas mais cedo para a Voyager 2 do que para a
Voyager 1, porque a Voyager 2 tem mais um instrumento científico a recolher
dados - e a necessitar de energia - do que a sua irmã.

Depois de longas discussões com a equipa de cientistas, os gerentes da
missão desligaram recentemente um aquecedor do instrumento CRS (cosmic ray
subsystem) na Voyager 2 como parte do novo plano de gestão energética. O
instrumento de raios cósmicos desempenhou um papel crucial no passado mês
de novembro ao determinar que a Voyager 2 havia saído da heliosfera, a
bolha protetora criada por um fluxo constante (ou vento) de partículas
ionizadas do Sol. Desde então, as duas Voyager têm enviado detalhes sobre
como a nossa heliosfera interage com o vento que flui do espaço
interestelar, o espaço entre as estrelas.

As descobertas da missão Voyager não fornecem apenas observações de um
território verdadeiramente desconhecido, como também nos ajudam a entender
a própria natureza da energia e da radiação no espaço - informações
importantes para proteger as missões e os astronautas da NASA, mesmo quando
mais perto de casa.

Os membros da equipa podem agora confirmar preliminarmente que o
instrumento de raios cósmicos da Voyager 2 ainda está a transmitir dados,
apesar de descer para uns frios -59º C. Esta temperatura é inferior à 
temperatura na qual o CRS foi testado há mais de 42 anos (até -45º C).
Outro instrumento da Voyager também continuou a funcionar durante anos
depois de cair abaixo das temperaturas para o qual foi testado.

"É incrível que os instrumentos das Voyager sejam tão resistentes," disse
Suzanne Dodd, gerente do projeto Voyager, no JPL da NASA em Pasadena, no
estado norte-americano da Califórnia. "Estamos orgulhosos por terem
resistido ao teste do tempo. As longas vidas das sondas significam que
estamos a lidar com cenários que nunca pensámos encontrar. Vamos continuar
a explorar todas as opções que temos para manter as Voyager a fazer o seu
melhor trabalho científico possível."

A Voyager 2 continua a transmitir dados de cinco instrumentos enquanto
viaja pelo espaço interestelar. Além do instrumento de raios cósmicos, que
deteta partículas em rápido movimento que podem ser originários do Sol ou
de fontes externas ao Sistema Solar, a sonda opera dois instrumentos
dedicados ao estudo do plasma (um gás no qual os átomos foram ionizados e
os eletrões flutuam livremente) e um magnetómetro (que mede campos
magnéticos) para estudar as esparsas nuvens de material no espaço
interestelar.

Recolhendo dados de uma série de direções, o instrumento de partículas
carregadas de baixa energia é particularmente útil para estudar a transição
da sonda para longe da nossa heliosfera. Dado que o CRS só pode observar
apenas em certas direções fixas, a equipa científica da Voyager decidiu
desligar primeiro o aquecedor do CRS.

A Voyager 1, que cruzou o espaço interestelar em agosto de 2012, continua
também a recolher dados do seu instrumento de raios cósmicos, além de um
instrumento de plasma, do magnetómetro e do instrumento de partículas
carregadas de baixa energia.

*Porquê desligar os aquecedores?*

Lançadas separadamente em 1977, as duas Voyager estão agora a 18 mil
milhões de quilómetros do Sol e longe do seu calor. Os engenheiros têm que
controlar cuidadosamente a temperatura em ambas as naves espaciais, a fim
de mantê-las em funcionamento. Por exemplo, se as linhas de combustível que
alimentam os propulsores que mantêm as espaçonaves orientadas congelarem,
as antenas das Voyager podem deixar de apontar para a Terra. Isso impediria
que os engenheiros enviassem comandos ou recebessem dados científicos. De
modo que as sondas foram construídas para se aquecerem.

Mas os aquecedores - e os instrumentos - requerem energia, energia esta que
está constantemente a diminuir nas duas Voyager.

Cada uma das sondas é alimentada por três RTGs ("radioisotope
thermoelectric generators", em português "geradores termoelétricos de
radioisótopos"), que produzem calor através do decaimento natural de
radioisótopos de plutónio-238 e convertem esse calor em energia elétrica.
Dado que a energia térmica do plutónio nos RTGs diminui e a sua eficiência
interna diminui com o tempo, cada sonda perde, a cada ano, cerca de 4 watts
na sua produção energética. Isto significa que os geradores produzem cerca
de 40% menos energia do que durante o lançamento há quase 42 anos,
limitando o número de sistemas que podem ser executados na nave.

O novo plano de gestão energética da missão explora várias opções para
lidar com a diminuição de energia em ambas as naves, incluindo o desligar
de aquecedores adicionais nos próximos anos.

*Dando nova vida a propulsores velhos*

Outro desafio enfrentado pelos engenheiros é a gestão da degradação de
alguns dos propulsores das sondas, que disparam em pulsos minúsculos, a fim
de girar subtilmente as naves. Isto tornou-se um problema em 2017, quando
os controladores da missão notaram que um conjunto de propulsores na
Voyager 1 precisava de efetuar mais pulsos para manter a antena da sonda
apontada para a Terra. Para garantir que continuava com uma orientação
adequada, a equipa ligou outro conjunto de propulsores na Voyager 1 que já
não eram usados há 37 anos.

Os atuais propulsores da Voyager 2 também começaram a degradar-se. Os
gerentes da missão decidiram ligar este mês os propulsores homólogos. A
Voyager 2 usou estes propulsores (conhecidos como propulsores de manobras
de correção de trajetória) pela última vez durante o seu encontro com
Neptuno em 1989.

*Muitos quilómetros a percorrer antes de descansarem*

O plano dos engenheiros para lidar com a perda energética e com o
envelhecimento da Voyager 1 e 2 deverá garantir que possam continuar a
recolher dados do espaço interestelar por vários anos. Os dados das Voyager
continuam a fornecer aos cientistas observações nunca antes vistas da nossa
fronteira com o espaço interestelar, complementando a IBEX (Interstellar
Boundary Explorer) da NASA, uma missão que está a detetar remotamente esse
limite. A NASA também está a preparar a IMAP (Interstellar Mapping and
Acceleration Probe), com lançamento previsto para 2024, a fim de
capitalizar as observações das Voyager.

"Ambas as sondas Voyager estão a explorar regiões nunca antes visitadas, de
modo que todos os dias são dias de descoberta," disse Ed Stone, cientista
do projeto Voyager no Caltech. "A missão Voyager vai continuar a
surpreender-nos com novas informações sobre o espaço profundo."

Fonte: Núcleo de Astronomia do Centro Ciência Viva do Algarve
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