Voyager: a missão da NASA de Júpiter e Saturno aos quatro gigantes exteriores

As sondas Voyager da NASA partiram em 1977 com o objetivo de estudar Júpiter e Saturno de perto, incluindo os anéis de Saturno e as maiores luas dos dois planetas. O plano foi ampliado quando se tornou possível prolongar o itinerário da Voyager 2 até Urano e Netuno. Juntas, as duas naves exploraram os quatro planetas gigantes exteriores, 48 de suas luas e os sistemas de anéis e campos magnéticos desses mundos, segundo o histórico da missão Voyager publicado pela NASA.

A geometria dos planetas e a assistência gravitacional

O projeto da missão aproveitou uma configuração pouco frequente dos planetas exteriores, que ocorre aproximadamente a cada 175 anos. Em uma trajetória adequada, uma nave pode passar de um planeta para o seguinte sem precisar de grandes sistemas de propulsão a bordo. Em cada encontro, a gravidade do planeta curva a trajetória da nave e aumenta sua velocidade, ajudando-a a seguir rumo ao próximo destino. Essa técnica é conhecida como assistência gravitacional.

A NASA informa que, graças a essa configuração, o tempo de voo previsto até Netuno foi reduzido de 30 para 12 anos. Embora se soubesse que uma viagem por quatro planetas era possível, considerou-se caro demais construir uma nave capaz de percorrer essa distância, transportar os instrumentos necessários e funcionar pelo período exigido. Por isso, o programa financiado concentrou-se em sobrevoos de Júpiter e Saturno. Mais de 10.000 trajetórias foram estudadas antes da seleção das rotas. As escolhidas permitiam encontros próximos com Júpiter e sua lua Io, e com Saturno e sua lua Titã; a trajetória da Voyager 2 manteve a possibilidade de seguir até Urano e Netuno.

Dois lançamentos e uma rota prolongada

A Voyager 2 decolou primeiro, em 20 de agosto de 1977, de Cabo Canaveral, na Flórida. A Voyager 1 foi lançada em 5 de setembro em uma trajetória mais rápida e curta. Ambas viajaram a bordo de foguetes Titan-Centaur e foram construídas para uma missão de cinco anos. À medida que a viagem avançava, as equipes em terra também reprogramaram as sondas para dotá-las de capacidades adicionais.

A Voyager 1 chegou a Júpiter em 5 de março de 1979 e a Saturno em 12 de novembro de 1980. A Voyager 2 passou por Júpiter em 9 de julho de 1979 e por Saturno em 25 de agosto de 1981. Sua trajetória após Saturno permitiu que prosseguisse até Urano, alcançado em janeiro de 1986, e depois até Netuno, alcançado em agosto de 1989. A NASA autorizou as etapas adicionais conforme a missão avançava. Já o percurso da Voyager 1, projetado para passar perto de Titã e por trás dos anéis de Saturno, levou-a ao norte do plano em que orbitam a maioria dos planetas.

Júpiter e Io: atividade vulcânica e magnetosfera

As câmeras das duas sondas tiraram mais de 33.000 imagens de Júpiter e de seus cinco principais satélites, além de registrar outras medições. Segundo a NASA, os sobrevoos revelaram processos físicos, geológicos e atmosféricos que não eram conhecidos com base nas observações anteriores. Uma das descobertas de destaque foi a atividade vulcânica em Io, a primeira ocasião em que vulcões ativos foram observados em outro corpo do sistema solar.

As observações também relacionaram a atividade de Io ao ambiente de Júpiter. Enxofre, oxigênio e sódio foram detectados na borda externa da magnetosfera do planeta. Segundo a explicação da NASA, esses elementos teriam sido expelidos pelos vulcões de Io ou arrancados de sua superfície pelo impacto de partículas de alta energia. A magnetosfera é a região espacial que envolve um planeta e é influenciada principalmente por seu campo magnético. Assim, o material observado situou a atividade da lua no contexto mais amplo do sistema joviano.

Saturno: ventos, atmosfera e uma possível explicação

Os sobrevoos de Saturno forneceram observações próximas e dados de alta resolução. Perto do equador, as sondas mediram ventos de cerca de 500 metros por segundo. Também registraram estruturas atmosféricas, emissões ultravioletas de hidrogênio e auroras nas regiões polares. As duas naves mediram a rotação de Saturno em 10 horas, 39 minutos e 24 segundos.

A Voyager 1 constatou que o hélio correspondia a cerca de 7% do volume da atmosfera superior de Saturno; a página da NASA compara essa proporção com os 11% da atmosfera de Júpiter. A fonte propõe que a menor proporção de hélio nas camadas superiores de Saturno poderia indicar que o hélio, mais pesado, está afundando lentamente através do hidrogênio. Acrescenta que essa possibilidade poderia ajudar a explicar o excesso de calor que Saturno emite em relação à energia que recebe do Sol. A explicação é apresentada como uma possibilidade, não como uma conclusão definitiva.

Urano, Netuno e o alcance da missão

Em janeiro de 1986, a Voyager 2 passou perto de Urano e transmitiu imagens e muitos dados sobre o planeta, suas luas, anéis, atmosfera, interior e ambiente magnético. As imagens de suas cinco maiores luas mostraram superfícies com histórias geológicas variadas. As câmeras também detectaram 11 luas que não haviam sido observadas antes, e os instrumentos identificaram dois novos anéis. Em agosto de 1989, a sonda concluiu seu encontro com Netuno.

A sequência de visitas transformou a missão, inicialmente centrada em Júpiter e Saturno, em uma viagem pelos quatro gigantes exteriores. A NASA contabiliza 48 luas exploradas pela Voyager 1 e pela Voyager 2, além dos sistemas de anéis e campos magnéticos desses planetas. As observações de Io, as medições dos ventos de Saturno e os dados enviados de Urano ilustram a variedade dos resultados obtidos durante os sobrevoos. No caso de Saturno, a fonte continua apresentando como possível explicação a relação proposta entre o hélio e o calor que o planeta emite.