Deep Impact (sonda)
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[editar] Deep Impact
O objetivo da missão não tripulada norte-americana Deep Impact ou Impacto Profundo da NASA, sob os cuidados do Laboratório de Jato-propulsão - JPL, foi o de lançar um impactador contra o cometa 9P/Tempel 1 ou simplesmente Tempel 1 que circula entre as órbitas de Marte e Júpiter, observar a explosão e dela analisar os componentes químicos e físicos internos do cometa.
A sonda Deep Impact foi lançada em Janeiro pelo foguete Delta II modelo 2925, do Cabo Canaveral, Estados Unidos. O impacto da sonda com o cometa ocorreu em 4 de Julho de 2005.
O cometa escolhido pertence a uma classe de cometas que são comuns do sistema solar. O impacto não deverá causar uma significativa mudança na trajetória do cometa.
[editar] Por que do seu estudo
Além das órbitas dos planetas, existem bilhões de cometas dormentes que circulam em torno do Sol.
São bolas de gelo, constituídas de rocha e poeira que são mantidos em temperaturas muito baixas. Eles foram formados pelas nuvens remanescentes de gás e poeira que se condensaram e que criaram o Sol e os demais planetas a 4,6 bilhões de anos atrás.
De tempos em tempos, a força gravitacional de algum outro cometa ou dos planetas gigantes, os tiram de sua atual órbita e os lançam para dentro do sistema solar.
A finalidade deste impacto é ejetar o gelo e a poeira que constituem este cometa e revelar o seu interior ainda intocado, criado nos primórdios do sistema solar. Câmeras com capacidade de captar vários comprimentos de ondas, fotografaram a aproximação, o impacto e suas conseqüências.
[editar] Cometas
Desde que astrônomo inglês Edmond Halley, usou as teorias de Isaac Newton, para prever que as três passagens anteriormente registradas de cometas aparentemente distintos, eram na realidade, de um mesmo cometa e que ele apresentava uma órbita elíptica.
Outros astrônomos concluíram então que a visita de alguns cometas eram elativamente freqüentes. Nestes casos o período de revolução oscilava de 3 a 200 anos e eram classificados de cometas de período curto. Outros cometas têm enormes órbitas, com um gigantesco período de revolução.
No meio dos anos 1800, astrônomos perceberam que a maioria dos cometas que passavam próximos da Terra, desprendia pó e poeira e concluíram que os cometas deveriam ser constituídos de um material aglutinado.
Em 1950 o astrônomo americano Fred L.Whipple defendeu a idéia que os cometas eram bolas de gelo impregnadas de rochas e de poeiras. A maioria dos núcleos dos cometas tem de 1 a 10 km de diâmetro. Esta idéia da composição dos cometas foi largamente adotada.
Também em 1950 um astrônomo alemão, Jan Hendrik Oort, através de razoáveis observações indiretas, propôs a existência de uma vasta nuvem de cometas situados além do sistema solar. Pois os cometas deveriam se formar em uma região bastante fria e não no relativamente quente sistema solar. Esta região passou a ser denominada de nuvem de Oort.
Um ano depois o astrônomo Gerard Kuiper, afirmou que a nuvem de Oort estaria muito distante para ser o nascedouro dos cometas de período curto. Ele sugeriu que um outro cinturão de cometas dormentes estaria situado pouco depois da órbita dos planetas mais distantes do Sol. Este aglomerado de cometas foi denominado de cinturão de Kuiper.
[editar] O cometa Tempel 1
O cometa 9P/Tempel 1, foi descoberto em 3 de abril de 1867 por Ernst Wilhelm Leberecht Tempel de Marselha, França. Pesquisando os céus, ele no total descobriu 21 cometas, sendo que o cometa de número 3.808 posteriormente recebeu seu nome. Tempel 1 é um cometa classificado de período curto, que se move entre Marte e Júpiter, numa revolução de 5,5 anos.
Seu núcleo parece ser de baixa densidade. Tem um diâmetro de 6,5 km e aparenta ter uma rotação sobre seu eixo, de 41 horas.
[editar] O lançamento
Um foguete Boeing, modelo Delta II 7925, lançou em 12 janeiro de 2005, no cabo Canaveral, estado da Flórida, a sonda Deep Impact ou Impacto Profundo.
É o mesmo foguete utilizado para lançar os veículos exploradores geológicos de Marte Spirit e Opportunity.
O Delta 7925 consiste em um foguete cujo primeiro estágio utiliza combustível líquido e funciona por 4,4 minutos acompanhados de nove foguetes laterais de combustível sólido, sendo que seis foguetes são acionados no lançamento e três restantes após a exaustão dos seis primeiros.
O segundo estágio contém um motor reiniciável. Ele entra em funcionamento 5 segundos após a separação do primeiro estágio, colocando a nave espacial em órbita da Terra e depois desliga. É nesta fase que o protetor térmico-mecânico dianteiro é descartado, expondo a nave espacial Deep Impact ao espaço.
Aproximadamente 17 minutos após o lançamento, o segundo motor entra novamente em ignição por dois minutos e tira a nave espacial da órbita da Terra e a coloca em direção ao cometa Tempel 1. Ele também coloca a nave espacial em rotação, fazendo-a girar 60 rotações por minuto.
Ocorre a separação do segundo estágio e o motor do terceiro estágio, o Star 48 que utiliza combustível sólido, queima por 87 s. Depois de 4,5 minutos do fim da queima do terceiro estágio, este reduz as rotações do conjunto para quase zero e então liberta a nave espacial Deep Impact.
Um minuto após esta separação os painéis solares do Deep Impact são abertos e eles apontam para o Sol.
A sonda viajará por seis meses, 431 milhões de quilômetros até o cometa Tempel 1, colidindo em 4 de julho de 2005, com uma velocidade de 37.000 km/h.
[editar] A viagem
Após o lançamento no prazo de 30 dias os sistemas da nave são checados e calibrados e sua trajetória foi corrigida pela primeira vez. Durante esta fase os instrumentos científicos usaram a Lua como teste de calibração para as câmeras fotográficas e espectrômetro. Para testar o sistema de navegação autônomo foram visados a Lua e Júpiter.
A fase de cruzeiro se processa entre os 30 dias após o lançamento e 60 dias antes do encontro com o cometa. Onde uma segunda correção de trajetória foi efetuada e foram iniciadas as primeiras tentativas de se fotografar o cometa Tempel 1. Novas calibrações são efetuadas para ajustar os telescópios e o espectrômetro. Foram utilizadas as estrelas Vega (da constelação Lira), a 5ª estrela mais brilhante do céu, Achernar (de Eridano), a 9ª mais brilhante e Canopus (de Carina), a segunda mais brilhante estrela do céu depois da Sirius.
Com 60 dias antes do encontro, intensas observações foram feitas ao cometa utilizando-se a câmera de alta definição, para determinar com precisão a sua trajetória, Também foram feitas observações científicas da rotação do cometa e da poeira que o envolve.
[editar] O encontro
Este período vai de cinco dias antes do encontro até um dia após o choque. A nave espacial principal libera o impactador 24 horas antes do impacto e manobra para se desviar da trajetória do cometa. Duas horas após sua liberação o impactador inicia sua auto-navegação rumo ao núcleo do cometa.
Quando o choque ocorreu, a nave espacial Deep Impact estava a 700 km de distância registrando o evento, transmitindo praticamente de imediato para a Terra, os dados coletados. Quando a distância foi de 600 km, a nave espacial assumiu uma postura defensiva, parando de colher dados e voltando seus painéis-solares contra o cometa, a fim de se proteger de eventuais destroços e de poeira do cometa.
Depois a nave espacial retornou as pesquisas fotografando o cometa por trás e enviando os dados para a Terra.
A velocidade relativa entre ambos foi de 10,2 km/s. A energia cinética liberada foi algo em torno de 19 gigajoules, o equivalente a 4,5 toneladas de TNT.
[editar] A nave espacial
Todo o conjunto da nave espacial ou sonda mede 3,3m de comprimento, 1,7 m de largura e 2,3 m de altura. Pesa no total 601 kgm no lançamento, sendo que 515 kgm são da sonda propriamente dita e 86 kg são de propelente.
Possui dois painéis solares, de 2,8m por 2,8m, perfazendo uma área de 7,5 metros quadrados que fornecem 92 watts, dependendo de sua distância em relação ao Sol. Dispõem de uma pequena bateria recarregável de níquel-hidrogênio, de 16 ampéres hora.
O veículo espacial é na realidade composto de duas partes. A nave espacial ou sonda e o impactador.
Cada veículo possui seus próprios instrumentos e possuem a capacidade de receber e enviar dados. A nave espacial fornece energia, comunicações e capacidade de manobra para ela e para o impactador quando estão unidos em direção ao núcleo do cometa. A maioria de seus sistemas é redundante e o sistema fará uma cópia de segurança dos dados, caso se depare com algum problema.
A nave espacial utiliza o chip Rad 750, blindado contra as radiações, igual às versões para microcomputador tipo Personal Computer. Dois computadores atuam em redundância e compartilham de 1.024 megabytes de memória. A nave utiliza a freqüência de raio-X de 8 gigahertz para comunicações com a Terra, usando a banda S para se comunicar com o impactador, quando este estiver liberado.
A nave espacial é equipada com uma antena direcional de alto-ganho e de duas antenas fixas de baixo-ganho.
A nave espacial transporta os principais instrumentos de observação como a câmera de alta resolução (HRI) e a câmera de média resolução (MRI) além do impactador, com seu sensor de alvo do impactador (ITS), destinado a colidir com o núcleo do cometa.
A nave espacial realiza manobras através de um grupo de empuxadores que utilizam a hidrazina como propelente.
A nave espacial liberou o impactador, recebeu suas imagens e transmitiu os dados coletados para a Terra. Ela estava no momento da colisão, a cerca de 600 km de distância do cometa.
O impactador se auto-navegou, visando atingir o núcleo do cometa, do lado iluminado pelo Sol. A energia do impacto deve ter escavado uma cratera de 100 m de lado por 28 m de profundidade.
O impactador foi construído pela Ball Aerospace & Tecnologies de Boulder, estado do Colorado.
[editar] Instrumentos da nave espacial principal
- Câmera de alta resolução (Hight-Resolution Instrument - HRI)
- É o principal instrumento científico da nave espacial Deep Impact, com a função primordial de observar o núcleo do cometa. O telescópio tem 30 cm de diâmetro e fornece luz visível para a câmera fotográfica multiespectral ou e envia ao espectrômetro, a radiação infravermelha captada.
- Ele é um dos maiores instrumentos fabricados para uma nave espacial. Dispõem de uma resolução de 2 m por pixel, quando a sonda estiver a 700 km de distância. O espectrômetro de radiação infravermelha apresentará imagens com resolução de 10 m por pixel, quando a sonda estiver em seu ponto de maior aproximação.
- A camera científica HRI deverá fornecer uma resolução cinco vezes superior que a câmera MRI (Medium Resolution Instrument) , tornando-a ideal para observar o núcleo do cometa.
- É o único dos três instrumentos que dispõe de um modulo especila para fotografias denominado de (Spectral Imaging Module (SIM)), eu permitirá ver colorido, branco e preto e infravermelho.
- Câmera de média resolução (Medium-Resolution Instrument - MRI)
- Trata-se de um pequeno telescópio Cassegrain de 12 cm de diâmetro, com distância focal de 2,1 m. Destina-se a funcionar como equipamento de reserva caso o HRI falhe, além de auxiliar a navegação nos últimos 10 dias antes do impacto, para auxiliar no rumo do impactador contra o núcleo do cometa.
- Devido ao seu maior campo de observação, ele pode melhor observar o material ejetado bem como ter uma visão geral da cratera que se formou.
- Difere do HRI no tamanho do seu campo de visão e na sua resolução. Apresenta uma resolução de 10 m por pixel para a luz visível, estando à sonda a 700 km de distância. Este telescópio
Ambas as câmeras deverão observar por 10 minutos o cometa após o impacto, voltando a observá-lo após o período de proteção.
[editar] Instrumentos do impactador
- Sensor de Alvo do Impactador (Impactor Targeting Sensor - ITS)
- É um sistema que utiliza imagens de média resolução igual ao da nave principal, porém sem os filtros que a sonda tem. É um telescópio com 12 cm de diâmetro e que fornece imagens para a navegação do impactador, bem como vistas de perto do cometa antes do impacto.
- O ITS do impactador é quase idêntico ao MRI, que utiliza o mesmo tipo de telescópio do MRI bem como o mesmo tipo de CCD da câmera MRI, diferindo apenas por não ter um conjunto de filtros.
- A melhor resolução aguardada será de 0,5 m por pixel momentos antes da colisão.
- O instrumento ITS é montado no interior do impactador com sua mira paralela ao eixo de deslocamento do impactador, de forma a obter sempre uma imagem direta do núcleo.
[editar] O impactador
Trata-se de uma nave espacial de 1m por 1m de largura, pesando no lançamento 372 quilogramas, sendo que 364 kgm são da sonda propriamente dita e 8 kgm são de propelente.
Transporta uma massa de cobre em forma esférica de 113 kgm, com a finalidade de penetrar mais profundamente no cometa, bem como criar a maior cratera possível. Foi escolhido o cobre por ser um material que não faz parte do cometa e portando sua assinatura química nos dados coletados deverá ser descartado.
É equipado com uma bateria não-recarregável de 250 ampéres hora, pois o impactador tem pouco tempo de vida.
O seu computador e sua aviônica são semelhantes a da nave principal. Assim como o seu sistema de navegação orientado por estrelas, a sua unidade de referencial inercial e seu sistema de empuxo para a correção de trajetória, se assemelham ao da nave principal.
O impactador tem um conjunto de empuxadores para refinar a sua trajetória. Devido a sua breve missão, o impactador não possui seus sistemas em redundância, tal como tem a nave principal.
Transporta um simples instrumento científico, denominado de sensor de alvo do impactador (impactor targeting sensor - ITS).
[editar] O impacto
O impacto ocorreu quando o cometa estava próximo de seu periélio, ou seja, no ponto de sua órbita mais próxima do Sol.
Colidiu em uma velocidade de 10,2 km/s Estima-se que o impacto diminuirá a velocidade do cometa de 0,0001 mm/s. Causando uma diminuição de seu periélio de 10 metros.
Este impacto seria equivalente ao choque de um mosquito contra uma aeronave moderna 767.
Quando o cometa passar próximo a Júpiter em 2024, seu periélio deverá mudar cerca de 34 milhões de quilômetros.
[editar] Fim da missão
Determinado para o dia 3 de agosto de 2005, trinta dias após o impacto.
[editar] Custo da missão
Custo de 267 milhões de dólares, não incluindo o veículo lançador. Sendo que 252 milhões de dólares no desenvolvimento da sonda e 15 milhões de dólares no controle da missão.
[editar] Programa Discovery
A missão Deep Impact é a oitava missão do programa de exploração espacial da NASA denominado de Programa Discovery. Que é um programa científico que estabeleceu metas para o desenvolvimento de missões de baixo custo para a pesquisa espacial.
[editar] Ligações externas
- Site do laboratório de JPL sobre o Deep Impact (em inglês)
- Site da NASA sobre Deep Impact (em inglês)
- Deep Impact at Ball Aerospace & Technolgies Corp. - Firma construtora da sonda (em inglês)
- NASA - Conceitos básicos sobre o Vôo Espacial (em inglês)
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