A NASA tem um novo plano para manter vivos os exploradores mais antigos

NASA/JPL-Caltech

Impressão de artista de uma das sondas Voyager da NASA, incluindo a posição do instrumento CRS (cosmic ray subsystem

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.”