Voyager é um programa de pesquisa espacial da NASA iniciado em 1977 com o lançamento de duas missões, a Voyager 1 e Voyager 2, com o objetivo inicial de estudar os planetas Júpiter e Saturno e suas respectivas luas. Posteriormente foi ampliado com a inclusão das primeiras explorações de Urano e Netuno e o estudo do espaço após a orbita de Plutão. Em 1990, com seus objetivos no sistema solar atingidos, iniciou-se um novo programa chamado Missão Interestelar Voyager. Em 2004 a Voyager 1 e em 2007 a Voyager 2 saíram da Heliosfera entrando em uma região conhecida como Heliosheath que é a fronteira do sistema solar com o espaço interestelar.
Com seus sistemas eletrônicos alimentados por pequenos geradores nucleares, as sondas Voyager poderão continuar em funcionamento atéaproximadamente 2020.
História
As próximas duas sondas originadas do Programa Mariner, designadas Mariner 11 e Mariner 12, por apresentarem grandes diferenças com o projeto inicial, deram origem ao programa Mariner Jupiter-Saturno que por fim acabaram renomeados Programa Voyager e as sondas Voyager 1 e Voyager 2.
O Programa Voyager é uma versão, reduzida por cortes orçamentários, do programa Planetary Grand Tour que entre os anos de 1960 e 1970 tinha por objetivo explorar todos os planetas exteriores. Ao término do programa em 1989, as Voyager cumprem todos os objetivos com exceção de Plutão que na época também era considerado um planeta pela UAI.
As Voyager foram lançadas por um foguete Titan III – Centaur, o qual possuía 50 metros de altura e pesava 635 toneladas das quais cerca de 500 eram combustível. Essa quantidade de combustível foi necessária para que as naves atingissem uma velocidade de cerca de 45 000 km/h suficiente apenas para que as Voyager chegassem até Júpiter.
A Voyager 2 foi lançada primeiro, tendo sua trajetória calculada para tirar vantagem de um raro alinhamento planetário que permitiu a inclusão de Urano e Netuno em sua missão. A Voyager 1 foi lançada em uma trajetória que permitiu chegar em menor tempo a Júpiter e Saturno e incluindo suas luas Io e Titã, o que impediria um voo aos planetas externos e a Plutão.
Para chegar a Saturno, foi utilizado o recurso chamado assistência gravitacional. Este recurso consiste em utilizar do movimento relativo e a gravidade de um planeta ou outro corpo celestial objetivando a alteração da trajetória e da velocidade de uma espaçonave. Assim Júpiter impulsionou a nave até o planeta Saturno e o mesmo método foi usado para impulsionar a Voyager 2 de Saturno até Urano e de Urano até Netuno.
As Voyager saíram do Sistema Solar a uma velocidade de 17 km/s (Voyager 1) e 15 km/s (Voyager 2). Com todos os objetivos previstos alcançados assim que a Voyager 2 passou por Netuno em 1989, a missão ganhou um novo financiamento iniciando a Missão Interestelar Voyager. As naves estão em funcionamento e com vários instrumentos coletando preciosas informações sobre a heliosfera e a Heliosheath e se aproximam do espaço interestelar.
A Voyager 1 está se dirigindo à estrela AC+79 3888, na constelação de Camelopardalis. A nave irá levar 40 000 anos para passar a uma distância de 1,6 anos-luz da estrela. Já a Voyager 2, daqui a 296 000 anos irá passar a 4,3 anos-luz de Sírius, a estrela mais brilhante do céu. Mas quando isso acontecer, as naves não estarão mais em funcionamento, uma vez que por volta do ano 2020 os geradores não serão mais capazes de produzir energia elétrica para alimentar os instrumentos das naves.
Mas ainda que silenciosas, as Voyager realizarão a sua última missão que é levar mensagens da Terra para os confins da Via Láctea. O disco contém a localização da Terra em relação a 14 pulsares, instruções de como tocá-lo de forma a recuperar 115 imagens da Terra, saudações em 55 idiomas, sons de trovões, pássaros, músicas, etc.
Descrição
Todas as funções da Voyager foram agrupadas em três sistemas que possuem computadores funcionando aos pares, sendo um principal e um reserva. Estes sistemas são denominados "Computer Command System "(CCS), "Flight Data System"(FDS) e "Attitude and Articulation Control System"(AACS).
"Computer Command System "(CCS) é o módulo central de comando. É o responsável pelo cumprimento das instruções recebidas da Terra controlando os outros dois sistemas e também fazendo a detecção e correção de falhas de forma autônoma.
"Flight Data System"(FDS) faz controle a coleta e a formatação dos dados dos instrumentos científicos para armazenamento e/ou transmissão em tempo real. É o módulo responsável fornecimento do "clock" que faz o sincronismo de todos os subsistemas da nave e que também é utilizado pelo sistema de telemetria e convertido em terra para o horário de Greenwich.
"Attitude and Articulation Control System"(AACS) é o sistema de manobra da nave, faz as correções de trajetória, movimenta a nave para apontar os instrumentos de pesquisa e mantém a antena de alto ganho voltada para a Terra. Para correções na trajetória e para manter a orientação, cada nave possui um tanque de hidrazina, do qual saem 16 canais, que é utilizado quando há necessidade de modificar a velocidade da nave.
Como as Voyager estão muito longe do Sol, não é possível a utilização de painéis solares para a geração de energia elétrica, sendo utilizados três geradores nucleares (RTG’s), os quais utilizam o decaimento radioativo natural do plutônio para aquecer duas placas de metais diferentes. Com as placas aquecidas, uma corrente elétrica é gerada e começa a fluir de uma placa a outra, alimentando os instrumentos da nave. Cada gerador possui 39 kg e 51 cm de altura.
As Voyager são protegidas termicamente com "cobertores", feitos com uma espécie de polímero. Estes cobertores também protegem as naves de correntes estáticas e de radiação.
Para manter contanto com as Voyager, existe o Deep Space Network (DSN), um complexo de antenas que mantém comunicação com as Voyager. O DSN possui antenas de 26, 34 e 70 metros de diâmetro, localizadas na Califórnia (EUA), na Espanha e na Austrália, de tal forma que possa se manter contato com as sondas 24 horas por dia. A quantidade de dados enviados até hoje pelas duas Voyager equivale a 6000 enciclopédias.
Pesquisa
Foram lançadas em 1977, para aproveitar uma chance única: todos os planetas gasosos estariam de tal forma dispostos que, uma nave viajando rumo aos confins do sistema solar poderia cruzar com todos os quatro planetas sem ter que alterar sua trajetória.
Em 1979, a Voyager 1 chegou a Júpiter, e tirou fotografias impressionantes do planeta. Também estudou a famosa mancha de Júpiter, um ciclone do tamanho da Terra que começou a girar há 300 anos. A NASA, após a viagem da Voyager 1 a Júpiter, lançou uma missão chamada Galileu lançada 18 de Outubro de 1989 pelo ônibus espacial Atlantis, na missão STS-34. A sonda chegou a Júpiter no dia 7 de Dezembro de 1995.
Em 1981, a Voyager 1 chegou a Saturno. Estudou o planeta e descobriu que ele possui as tempestades mais devastadoras já registadas, com ventos de até 5.000 km/h (10 vezes mais poderosas que um tornado de classe F5). A Voyager 1 também detectou hidrocarbonetos sob a atmosfera do satélite Titã. Por esse motivo, em 2004 uma sonda de um bilhão dólares foi estudar sua superfície. A missão Cassini-Huygens detectaria a presença de nitrogênio em Titã, em 2006, o que poderia criar condições favoráveis à existência de vida no satélite.
Em 1988, a Voyager 2 sobrevoou Urano. Estudou seus anéis, seus satélites e descobriu que o maior deles, Miranda, teria sido atingido por um objeto com metade do volume do satélite. Os estilhaços criaram os anéis do planeta. A nave ainda constatou que, em relação aos outros planetas gasosos, a atmosfera de Urano é serena. Não existem tempestades sob suas nuvens. O dia em urano dura 17,232 horas. Isso porque Urano tem um ângulo de inclinação de quase 90º, e rola sobre sua órbita ao invés de rotacionar ao longo dela. Ou seja, caso Urano pudesse ser habitado, quem morasse na parte escura do planeta, viveria sempre no escuro, e quem vivesse na parte clara viveria sempre sob o Sol.
Em 1992, A Voyager 2 passou por Neptuno. O Voyager 2 descobriu seis novos satélites, que elevaram o total de satélites conhecidos de Netuno para oito. O Voyager 2 descobriu ainda que o maior dos satélites do planeta, Tritão, tem uma translação contrária à rotação do planeta. Neptuno é assolado por tempestades fortíssimas, como o olho do gato, um ciclone giratório que dá a volta no planeta de tempos em tempos. Neptuno, assim como a Terra, também possui sprites em suas nuvens mais altas. Após estudar os quatro planetas gasosos, a Voyager 2 continuou a viajar para fora do sistema solar.
Estudos dos limites do sistema solar
Com base em dados recentemente obtidos da sonda Voyager 2, 30 anos após o lançamento da sonda, adquiridos pelo subsistema de estudo das ondas de plasma ainda operante, a NASA dispõe de informações de que o sistema solar é achatado. A sonda Voyager 2 atingiu a região conhecida como "choque de terminação" numa distância de 1,6 bilhão de quilômetros mais perto do que aVoyager 1. Nessa região os ventos solares emanados do sol são significativamente desacelerados, formando uma camada turbulenta quando se defrontam com o gás fino do espaço interestelar.
Fonte de Energia
As sondas Voyager transmitem de forma ininterrupta sinais para a Terra a desde 1977, graças ao gerador termoelétrico de radioisótopos de alta longevidade de projeto robusto e resistente que possuem.
Diferentemente dos satélites artificiais que orbitam a Terra, a energia elétrica das sondas Voyager é fornecida por três geradores termoelétricos deradioisótopos. Eles são alimentados pelo decaimento do Plutônio-238 (diferente do isótopo Plutônio-239 usado em armas nucleares) e forneciam aproximadamente 470 W em 30 volts em DC quando a sonda foi lançada. O Plutônio-238 decai com uma meia-vida de 87.74 anos de modo que os geradores de energia têm um decréscimo de potência de ![1 - \sqrt[87.74]{0.5}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tHXJelpFPUFi_5TIQZgMvOQhQMfVbOYIOUMK1INOA-v5-W6SE4HK4PStoKDEZ8JzYJCFYX9vrfJmS_3NpBm9jW8YUPCMuxqqn48zZxhiuLev4nPpxIO04n1Uyrc3oFjeXE4EF4SHrP0aWhZgHrMoftqmj8UEtLIeEOYg=s0-d)
por ano. Em 2006, 29 anos após o lançamento, os geradores conseguiam prover apenas 470 W × 2-(29/87.74) ~= 373 W, ou seja, 79.5% da potência inicial. Entretanto, como o acoplamento bi-metálico (Termopar) usado para converter a energia térmica em energia elétrica também perde eficiência com o tempo, a energia disponível é ainda menor. Em 11 de agosto de 2006 a energia gerada em Voyager 1 e Voyager 2 eram de apenas 290 W e 291 W, respectivamente, ou seja, apenas 60% da energia inicial no lançamento. Esses valores, contudo, são melhores que os cálculos preditivos na fase de projeto. Por conta das limitações de potência dos geradores várias funcionalidades das sondas foram desligadas ao longo do tempo, permanecendo apenas as funcionalidades básicas.
por ano. Em 2006, 29 anos após o lançamento, os geradores conseguiam prover apenas 470 W × 2-(29/87.74) ~= 373 W, ou seja, 79.5% da potência inicial. Entretanto, como o acoplamento bi-metálico (Termopar) usado para converter a energia térmica em energia elétrica também perde eficiência com o tempo, a energia disponível é ainda menor. Em 11 de agosto de 2006 a energia gerada em Voyager 1 e Voyager 2 eram de apenas 290 W e 291 W, respectivamente, ou seja, apenas 60% da energia inicial no lançamento. Esses valores, contudo, são melhores que os cálculos preditivos na fase de projeto. Por conta das limitações de potência dos geradores várias funcionalidades das sondas foram desligadas ao longo do tempo, permanecendo apenas as funcionalidades básicas.
Comunicação de dados
Uma equipe de profissionais dedicados, que hoje está reduzida a apenas 10 pessoas, monitora a comunicação de dados com as sondas Voyager 1 e Voyager 2que é realizada através de um canal de 160 bps monitorada 16 horas por dia, embora algumas vezes esse tempo seja compartilhado com outras sondas e estudos do Deep Space Network que conta com 3 antenas parabólicas de 34 metros espalhadas em aproximadamente 120 graus: uma em Goldstone noDeserto de Mojave, Califórnia, uma perto de Madri,Espanha e uma nas proximidades de Canberra, Austrália. Uma vez por semana, por sonda, são adquiridas informações num canal de alta velocidade (115,2 kbps) durante 48 segundos. Essas informações são captadas pelo Sistema de Estudo de Ondas de Plasma PWS (Plasma wave investigation) das sondas Voyager. Em 2010 e 2012 (Voyager 1 e Voyager 2, respectivamente) essas comunicações serão limitadas a 1,4 kbps.
Curiosidades
As sondas interestaleres Voyager carregam consigo uma mensagem da humanidade para um improvável resgate por outra civilização. As sondas Pioneer 10 e Pioneer 11, que precederam as missões Voyager, também tinham inscrições sobre a origem das sondas (humanidade). As sondas Voyager, contudo, carregam consigo um conjunto ainda mais amplo de informações gravados num disco fonográfico de 12 polegadas (similar aos LP de vinil, feitos de cobre e folheados em ouro. Esses discos, conhecidos como Disco de Ouro do Programa Voyager carregam consigo informações de como decifrar as mensagens gravadas por meios analógicos a fim de obter acesso às 115 fotos e a uma variedade dos sons da Terra. As mensagens enviadas pelas sondas Voyager no LP de ouro, mais que tentar passar informações a alguma outra civilização, passam uma mensagem à própria humanidade no sentido de reunir valores importantes das diversas culturas mundiais num tempo em que vigorava a Guerra Fria.
