Voyager 1 e 2: o Grande Tour pelos planetas gigantes, o disco de ouro e o encontro com Netuno

Em pouco mais de uma década, duas sondas do tamanho de um carro pequeno fizeram o que nenhuma missão espacial havia feito antes nem repetiria tão cedo: visitaram, em sequência, os quatro planetas gigantes do Sistema Solar. A Voyager 1 e a Voyager 2, lançadas pela NASA em 1977, aproveitaram um alinhamento planetário que só se repete a cada 176 anos para economizar combustível e "saltar" de um planeta a outro usando a gravidade de cada encontro. O resultado foi uma das explorações mais produtivas da história da astronáutica, e as duas sondas continuam ligadas até hoje, muito além dos limites do Sistema Solar planetário.

Texto em revisão. Este é um artigo de teste, escrito a partir de fontes de referência; as fontes estão listadas no final.

O alinhamento que só ocorre a cada 176 anos

No fim dos anos 1960, engenheiros da NASA perceberam algo raro: por volta de 1977, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno estariam posicionados de um jeito que permitiria a uma sonda visitar os quatro usando a assistência gravitacional de cada planeta para ganhar velocidade e mudar de rota rumo ao próximo, sem gastar combustível extra. Esse alinhamento de quatro planetas só se repete a cada 176 anos, e a janela de lançamento de 1977 foi a única chance de aproveitá-lo com a tecnologia da época. Da concepção original de um "Grand Tour" com quatro sondas sobrou o programa Voyager, com duas naves menores e mais baratas, mas que ainda assim cumpriram a rota.

A técnica de assistência gravitacional funciona como um estilingue: a sonda passa perto de um planeta em movimento, "rouba" um pouco da energia orbital dele e sai mais rápida (o planeta, imperceptivelmente, perde uma fração de velocidade). Foi assim que a Voyager 2 ganhou impulso em Júpiter para chegar a Saturno, depois a Urano e por fim a Netuno, cada vez mais rápido, sem precisar de motores de foguete adicionais.

Lançamento e a corrida entre as duas irmãs

A Voyager 2 foi lançada primeiro, em 20 de agosto de 1977, seguida pela Voyager 1 em 5 de setembro do mesmo ano. Apesar de ter partido depois, a Voyager 1 seguiu uma trajetória mais rápida e ultrapassou a irmã ainda no cinturão de asteroides, chegando primeiro a Júpiter e Saturno. As duas sondas pesavam cerca de 800 a 825 kg (as fontes variam um pouco: Mourão cita 815 kg para a Voyager 1, e o Data Book aproxima o total, incluindo o gerador de energia, em torno de 825 kg) e carregavam cerca de 105 a 115 kg de instrumentos científicos: câmeras de campo largo e estreito, espectrômetros, magnetômetros, detectores de partículas e um receptor de ondas de rádio e plasma.

Como estavam longe demais do Sol para usar painéis solares, as duas sondas são alimentadas por geradores termoelétricos de radioisótopos (RTGs), que convertem o calor da decomposição radioativa do plutônio-238 em eletricidade. É essa fonte de energia, degradando lentamente ao longo das décadas, que ainda mantém os instrumentos das Voyager funcionando quase 50 anos depois do lançamento — embora a NASA já tenha desligado instrumentos um a um para economizar energia, à medida que a potência disponível cai.

Júpiter: vulcões, um anel e a primeira grande surpresa

A Voyager 1 chegou a Júpiter em 5 de março de 1979, seguida pela Voyager 2 em 9 de julho do mesmo ano. As duas passaram a algumas centenas de milhares de quilômetros do planeta (a Voyager 1 a cerca de 286.000 km e a Voyager 2 a cerca de 400.000 km) e fotografaram de perto as quatro luas galileanas — Io, Europa, Ganimedes e Calisto — além do próprio Júpiter.

A maior surpresa veio de Io: as imagens mostraram plumas de vulcões em erupção, tornando-a o corpo mais vulcanicamente ativo do Sistema Solar, um recorde que ela mantém até hoje. As Voyager também descobriram um anel tênue ao redor de Júpiter, até então desconhecido, e mapearam a Grande Mancha Vermelha e outras tempestades da atmosfera joviana com um detalhe nunca visto. O sobrevoo também ajudou a revelar o campo magnético de Júpiter, cerca de 20 mil vezes mais forte que o da Terra e inclinado por volta de 11° em relação ao eixo de rotação do planeta, com cinturões de radiação intensos e auroras nos polos — um retrato que missões posteriores, como a Galileo e a Juno, aprofundariam.

Saturno: os anéis em close-up e a curva de Titã

Depois de Júpiter, as duas sondas seguiram para Saturno: a Voyager 1 chegou em 12 de novembro de 1980, passando a cerca de 124.000 km do polo sul do planeta, e a Voyager 2 em 25 de agosto de 1981, a uma distância ainda menor. As imagens revelaram que os anéis de Saturno, vistos da Terra como poucas faixas largas, eram na verdade formados por milhares de anelzinhos finos, com estruturas como os enigmáticos "raios" (spokes) no anel B e um anel F estreito e retorcido.

Foi em Saturno que as trajetórias das duas sondas se separaram de forma definitiva. A Voyager 1 fez um desvio deliberado para passar perto de Titã, a maior lua de Saturno, e estudar sua espessa atmosfera de nitrogênio — a única atmosfera densa conhecida entre as luas do Sistema Solar. Essa manobra tirou a sonda do plano da eclíptica em cerca de 35°, encerrando sua jornada planetária: a Voyager 1 nunca mais se aproximaria de outro mundo, seguindo dali em diante para fora do Sistema Solar. A Voyager 2, livre desse compromisso, manteve-se perto do plano dos planetas para poder seguir viagem até Urano e Netuno.

Urano: o planeta deitado que ninguém tinha visto de perto

Em 24 de janeiro de 1986, a Voyager 2 se tornou a única sonda a visitar Urano, um planeta cujo eixo de rotação está tombado a quase 90°, girando "deitado" em relação ao plano da sua órbita. A sonda descobriu dez novas luas, revelou o terreno acidentado e ravinado de Miranda — uma das luas mais estranhas do Sistema Solar — e mediu um campo magnético surpreendentemente inclinado e descentralizado em relação ao eixo do planeta. Os anéis de Urano já eram conhecidos antes da visita: tinham sido descobertos em 1977 por astrônomos que observaram uma estrela "piscar" ao ser ocultada pelo planeta, um método indireto que revelou a presença de anéis escuros e finos meses antes de qualquer sonda confirmá-los visualmente.

Netuno: doze horas que fecharam o Grand Tour

O último encontro planetário da Voyager 2 foi também o mais arriscado. Em 25 de agosto de 1989, a sonda passou a cerca de 29.240 km do centro de Netuno — tão perto que os engenheiros da missão estimavam as chances de sucesso em apenas 40%, contra 60% no sobrevoo de Urano. A luz (e o sinal de rádio da sonda) levava cerca de 4 horas e 6 minutos para percorrer os quase 4,4 bilhões de quilômetros até a Terra, então cada manobra tinha que ser programada com enorme antecedência.

A fase principal de imagens durou menos de 12 horas, e nesse curto intervalo a Voyager 2 descobriu seis novas luas, fotografou anéis finos e incompletos, e revelou uma atmosfera dinâmica, com ventos entre os mais fortes do Sistema Solar e uma grande tempestade escura, batizada de Grande Mancha Escura. A cor azul intensa do planeta vem do metano na atmosfera, que absorve luz vermelha. Ao cruzar o plano dos anéis, os detectores da sonda registraram até 300 impactos de partículas por segundo. Os instrumentos também mediram um campo magnético inclinado cerca de 47° em relação ao eixo de rotação e deslocado por volta de 10.000 km do centro do planeta — um padrão parecido com o de Urano, sugerindo que os dois "gigantes de gelo" geram seus campos magnéticos de um jeito diferente dos planetas rochosos e dos gigantes gasosos maiores.

A parada em Netuno também trouxe Tritão, a maior lua do planeta, orbitando em sentido retrógrado (contrário à rotação de Netuno) — um forte indício de que se trata de um corpo capturado, provavelmente vindo do Cinturão de Kuiper. A Voyager 2 fotografou gêiseres ativos de nitrogênio na superfície gelada de Tritão, tornando-a um dos poucos mundos do Sistema Solar com atividade geológica confirmada por imagem direta.

Depois de Netuno, a Voyager 2 saiu do plano da eclíptica por volta de 48° para baixo, encerrando a fase de sobrevoos planetários das duas sondas e dando início à Missão Interestelar Voyager.

Números e recordes

Datas segundo Moore (Astronomy Encyclopedia) e Moché (Astronomy: A Self-Teaching Guide); pequenas variações entre fontes quanto à massa exata das sondas.

Juntas, as duas sondas devolveram à Terra mais de 100 mil imagens durante a fase de sobrevoos planetários (a fonte usada aqui, Moché, cita cerca de 118.000 até o fim da missão em Netuno), reescrevendo boa parte do que se sabia sobre os planetas gigantes e suas luas.

O disco de ouro: uma mensagem para quem encontrar as sondas

Cada Voyager carrega um disco de cobre banhado a ouro, de 31 cm de diâmetro, gravado com sons e imagens da Terra: saudações em dezenas de idiomas, música de várias culturas e épocas, sons da natureza (chuva, vento, animais, o batimento de um coração humano) e cerca de cem imagens codificadas mostrando a anatomia humana, a vida na Terra, paisagens e conquistas científicas. A capa do disco traz instruções simbólicas — um diagrama de como tocá-lo e um mapa da posição do Sol em relação a catorze pulsares, pensado como uma espécie de "endereço" cósmico para quem, um dia, encontrar a sonda. A ideia partiu de uma equipe liderada pelo astrônomo Carl Sagan, e o conteúdo foi escolhido para representar a diversidade da vida e da cultura humanas, mais do que qualquer aspecto político ou nacional.

As chances de o disco ser encontrado por alguma civilização são praticamente nulas em qualquer escala de tempo humana — as sondas levarão dezenas de milhares de anos só para se aproximar de outra estrela. Ainda assim, o gesto virou um dos símbolos mais conhecidos da exploração espacial: uma mensagem lançada ao espaço sem expectativa de resposta, mas carregada de significado para quem a enviou.

O que veio depois dos livros: a Missão Interestelar

Os livros que serviram de base histórica para este texto — publicados entre o início e o fim dos anos 2000 — terminam com a esperança de que as Voyager alcançassem a heliopausa, a fronteira onde o vento solar perde força para o meio interestelar. Hoje sabemos que as duas sondas já cruzaram essa fronteira: a Voyager 1 foi a primeira, em 2012, seguida pela Voyager 2 em 2018, tornando-se os dois únicos objetos feitos pela humanidade a operar no espaço interestelar, fora da bolha de plasma solar. Ambas continuam enviando dados sobre o meio interestelar, embora a potência decrescente dos geradores já tenha exigido o desligamento de vários instrumentos científicos ao longo dos últimos anos, e a NASA estima que a energia restante deve se esgotar ainda nesta década.

Em 1990, a pedido de Carl Sagan, a Voyager 1 virou suas câmeras para trás e fotografou a Terra a bilhões de quilômetros de distância — a imagem ficou conhecida como "Pale Blue Dot" (Pontinho Azul Pálido), um retrato icônico do nosso planeta como um único pixel suspenso num feixe de luz solar, usado por Sagan para refletir sobre a pequenez e a fragilidade da Terra no cosmos.

Mais de quatro décadas depois do lançamento, as duas Voyager seguem como os objetos feitos pelo homem mais distantes da Terra, a dezenas de bilhões de quilômetros do Sol, transmitindo dados a uma velocidade cada vez mais lenta, mas ainda em contato com o controle de missão.

Considerações finais

O Grand Tour das Voyager é um daqueles raros casos em que uma janela de oportunidade astronômica — um alinhamento que só se repete a cada 176 anos — encontrou a tecnologia certa no momento certo. O saldo foi o primeiro (e, até hoje, único) reconhecimento de perto de Urano e Netuno, descobertas que mudaram o entendimento sobre vulcanismo, luas geladas e magnetosferas planetárias, e duas sondas que seguem funcionando bem além de qualquer expectativa original. Para quem quiser conhecer o que veio antes das Voyager, vale ler também sobre as sondas Pioneer e as missões posteriores a Júpiter e Saturno, como a Galileo e a Cassini-Huygens.

Referências

• MOORE, Patrick (ed.). Astronomy Encyclopedia. Londres: Philip's. Verbete "Voyager", p. 442-443, 421-423.
• MOURÃO, Ronaldo Rogério de Freitas. Dicionário Enciclopédico de Astronomia e Astronáutica. Rio de Janeiro: Nova Fronteira, 1987. Verbete "Voyager", p. 899.
• MOCHÉ, Dinah L. Astronomy: A Self-Teaching Guide. 7. ed., 2009. p. 233-235.
• MOORE, Patrick; REES, Robin. Patrick Moore's Data Book of Astronomy. p. 249-251.