Cassini chega a Saturno e inicia 13 anos de exploração

Contexto: uma missão internacional a um mundo distante

Saturno é conhecido pelo mais famoso sistema de anéis do Sistema Solar, descrito desde o século XVII, quando Galileu os observou em 1610. A NASA lembra que, até a chegada da Cassini, pouco se sabia sobre Titã além de seu tamanho e da densidade de sua atmosfera. A missão Cassini-Huygens nasceu para preencher essa lacuna: a proposta era colocar uma sonda em órbita e acompanhar o planeta, os anéis e as luas por anos, e não apenas sobrevoá-los.

A empreitada foi conduzida em parceria entre a NASA, a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência Espacial Italiana (ASI). A NASA descreve a Cassini-Huygens como uma missão com orbitador e sonda de descida; a Huygens foi construída pela ESA e acompanhou o orbitador até Titã, a maior lua de Saturno. Ao todo, segundo a NASA, 27 nações participaram da missão em alguma medida.

A nave foi lançada em 15 de outubro de 1997. A viagem até Saturno durou quase sete anos, e a chegada, em 2004, marcou o início do que a agência americana chama de primeiro estudo aprofundado e de perto do sistema de Saturno.

A espaçonave

O orbitador carregava 12 instrumentos científicos, organizados em três grupos. Quatro faziam sensoriamento remoto óptico, incluindo o espectrômetro de imageamento no visível e no infravermelho e o sistema de câmeras. Seis mediam campos, partículas e ondas, como o magnetômetro e o analisador de poeira cósmica. Dois usavam micro-ondas: o radar e o subsistema de ciência por rádio. Somando os equipamentos da Huygens, a NASA fala em 27 investigações científicas.

Longe do Sol, painéis solares seriam pouco eficientes, e por isso a energia vinha de três geradores termoelétricos de radioisótopos. A nave também tinha 82 unidades aquecedoras de radioisótopos para manter a temperatura de seus componentes, além de uma antena de alto ganho e duas de baixo ganho para se comunicar com a Terra. Segundo a NASA, o orbitador tinha mais de 14 quilômetros de cabos e cerca de 22.000 conexões, com contribuições de 19 países.

A chegada: a manobra de inserção em órbita

A parte mais delicada da chegada era frear. Para ser capturada pela gravidade de Saturno, a Cassini precisava reduzir sua velocidade, e isso foi feito com uma longa queima do motor principal. Segundo o plano divulgado pela ESA antes do evento, o motor seria ligado às 04h36 do horário de verão da Europa central de 1º de julho de 2004 e ficaria aceso por 96 minutos, até as 06h12 do mesmo fuso.

O caminho até lá incluía um risco calculado. A nave se aproximaria de Saturno vindo de baixo do plano dos anéis e atravessaria o grande vão entre o anel F e o anel G, cruzando o plano por volta das 04h11 no horário europeu. Antes disso, a antena de alto ganho seria apontada para a frente, como escudo contra partículas, e o contato com a Terra seria interrompido por um período. A ESA previa a menor distância de Saturno, cerca de 18.000 quilômetros, durante a queima, e uma segunda travessia do plano dos anéis, no sentido descendente, às 07h58.

Nem todas as fontes usam a mesma data. A NASA registra a entrada em órbita em 30 de junho de 2004, contando pelo horário do Pacífico, enquanto os horários europeus da ESA caem em 1º de julho. Trata-se do mesmo evento, visto de fusos diferentes. Por isso este texto indica as duas datas. Segundo a ESA, as primeiras imagens da chegada seriam baixadas ainda em 1º de julho, e a primeira aproximação de Titã estava prevista para 2 de julho.

Treze anos de tour

Depois da inserção, a Cassini iniciou uma missão principal de quatro anos, encerrada em junho de 2008. Ela foi seguida por duas extensões, que levaram a operação a cerca de 13 anos em torno de Saturno, ou quase metade de um ano do planeta. Nesse período, segundo a NASA, o orbitador completou 294 órbitas, fez 162 sobrevoos direcionados de luas de Saturno, executou 360 queimas de motor e tirou 453.048 imagens.

Os números de dados também impressionam: 635 gigabytes de informação científica, cerca de 4.000 artigos científicos publicados e seis luas nomeadas descobertas. A nave percorreu, desde o lançamento, cerca de 7,9 bilhões de quilômetros, segundo a página de dados rápidos da NASA.

O que a Cassini revelou

Em Encélado, uma lua pequena e brilhante, a sonda identificou jatos que saem do polo sul e lançam vapor d'água e partículas de gelo a centenas de quilômetros de altura. Medidas gravitacionais indicaram um oceano subterrâneo, estimado pela NASA em cerca de 10 quilômetros de profundidade sob uma crosta de gelo de 30 a 40 quilômetros. Em 2008, a análise direta do material dos jatos detectou gases voláteis e compostos orgânicos em quantidade cerca de 20 vezes maior do que a esperada. Mais tarde, nanogrãos de sílica sugeriram interação entre água líquida e rocha a mais de 90 graus Celsius.

Em Titã, a Cassini e a Huygens mostraram lagos e mares de metano e etano líquidos perto dos polos e grandes campos de dunas ricos em hidrocarbonetos perto do equador. Titã é o único outro corpo do Sistema Solar conhecido por ter um ciclo de líquidos escorrendo pela superfície, e as medidas de gravidade da Cassini indicaram um oceano interno de água e amônia sob a crosta. A NASA registra mais de 100 sobrevoos direcionados de Titã.

Nos anéis, a NASA destaca partículas que vão de menores que um grão de areia a grandes como montanhas, e uma espessura de cerca de 10 metros. A sonda observou raios radiais que podem passar de 16.000 quilômetros de comprimento, formações de hélice provocadas por pequenas luas, observadas pela primeira vez em 2006, e dois novos anéis descobertos naquele ano. Durante o equinócio de Saturno, em 11 de agosto de 2009, os instrumentos registraram no anel A a temperatura de menos 230 graus Celsius. A Cassini ainda acompanhou uma tempestade que ocorre em Saturno a cada 30 anos, uma das mais potentes já vistas no Sistema Solar.

Grand Finale e fim da missão

Com o combustível para ajustes de rota quase no fim, os engenheiros escolheram um encerramento planejado. A fase final, chamada Grand Finale, começou em abril de 2017 e reuniu 22 órbitas que passaram entre o planeta e os anéis, por um espaço de cerca de 2.000 quilômetros de largura, a altitudes de 1.600 a 4.000 quilômetros acima das nuvens, segundo a NASA.

Em 15 de setembro de 2017, a Cassini mergulhou na atmosfera de Saturno. A escolha teve uma razão científica e de proteção planetária: evitar que uma nave sem controle atingisse Encélado ou Titã e contaminasse mundos considerados de interesse para a busca por condições de habitabilidade. Até o contato ser perdido, o espectrômetro de massa mediu a composição da atmosfera; a missão também produziu mapas dos campos gravitacional e magnético de Saturno e imagens de altíssima resolução.

O que os números não resolvem

As fontes divergem em alguns dados que parecem semelhantes. A NASA cita 162 sobrevoos direcionados de luas de Saturno em uma página e 127 sobrevoos direcionados de Titã em outra, conforme o recorte de cada contagem. Também há diferença entre 27 nações participantes, contagem geral da missão, 26 nações entre os cientistas e 19 países que contribuíram para o hardware do orbitador. Cada número responde a uma pergunta distinta.

Alguns temas seguem em aberto. A NASA lembra que o período de rotação de Saturno é impreciso, porque a emissão de rádio varia entre 10,6 e 10,8 horas. E a origem do oceano de Encélado e a possibilidade de vida nele continuam sendo assuntos de pesquisa, não de conclusão. Para quem quiser se aprofundar, vale ler a cobertura do pouso da Huygens em Titã, tratada em outro artigo deste site.