Projecto Faraday

PROJECTO DE INTERVENÇÃO NO ENSINO DA FÍSICA NO SECUNDÁRIO
Fundação Calouste Gulbenkian - Departamento de Física da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto
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Voyager

Um aventura no espaço. Para ver as imagens em tamanho maior usar os links F1, F2,..., F14.

A maior parte das imagens são do portal da Voyager, http://voyager.jpl.nasa.gov.

O ÁLBUM DA VIAGEM:

FOTO1céu FOTO2titan FOTO3pos FOTO4NãoFuiEu FOTO5Voyager FOTO6antena FOTO7jupiter FOTO8saturno FOTO9urano FOTO10neptuno FOTO11nave FOTO12Sol FOTO13interestelar FOTO14goldenrecord


Quem espera sempre alcança

Era uma vez uns cientistas que se puseram a olhar para o céu. Tinham telescópios, papel, caneta e começaram a fazer umas contas. Feitos os cálculos, os olhos brilharam de satisfação. O momento estava a chegar.

“Daqui a vinte anos é altura de mandar umas brincadeiras para o espaço” disse um deles “É que depois só passados 175 anos e não sei porquê, acho que o meu fígado não vai aguentar até lá...”

E assim aconteceram as Voyager. F1


Quem espera sempre alcança

Impulsionadas por foguetões Titan-Centauri as duas naves partiram para o espaço.


20 de Agosto de 1977, Voyager II

5 de Setembro de 1997, Voyager I

F2







Quem espera sempre alcança

O objectivo era visitar, pela 1ª vez, os "planetas exteriores" do Sistema Solar (Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno) aproveitando uma posição especial destes planetas, só repetível em 175 anos.

De facto os foguetões Titan-Centauri projectaram as Voyagers no espaço e desacopolaram-se das mesmas, libertando-as da acção gravítica da Terra, mas não da do Sol (ao chegar à órbita de Júpiter voltariam para trás e repetiriam eternamente um movimento elíptico em torno do Sol...)

Como foi então possível? F3

Quem espera sempre alcança


Terá sido o ET que deu um piparote nas naves? Parece que ele já dominava a técnica de gravidade assistida...

Ao passarem perto dos planetas, que se deslocavam em movimento orbital, parte desse movimento foi transferido para as naves, que por terem uma massa muito inferior àqueles sofreram uma variação de velocidade "significativa", que permitiu continuar a afastarem-se do Sol.F4


Quem espera sempre alcança


De facto, além de uns modestos foguetões instalados nas naves, que serviram "apenas" para afinar a pontaria (e que pontaria! Semelhante à necessária para o James Bond acertar num dejecto de pombo em plena queda livre... a 1 km de distância), não foram usados nenhuns meios propulsores.

As duas naves são idênticas e com 825Kg cada, estão equipadas com detectores de radiação visível (máquinas de fotografar, “trocando por miúdos”) infravermelha e ultravioleta, fotopolarímetro, detectores de partículas de várias gamas de energia e magnetómetros (medem campos magnéticos).

Além destes instrumentos as naves possuem uma antena de 3,7m de diâmetro e um pilha termonuclear (os isótopos radiactivos libertam energia ao decaírem) que alimenta estes instrumentos e as transmissões de dados para a Terra. F5




Quem espera sempre alcança

Como muito provavelmente as naves já não vão voltar para contar a história, (a não ser que algum ET as traga de volta ) todos os dados recolhidos por estes instrumentos são enviados para a Terra através de um modesto transmissor de 28W (aquilo que consome um pequeno candeeiro de cabeceira...).

Nada modestas são por outro lado as dimensões da antena parabólica que em Terra (Austrália) recebe estes dados. Com 70 m de diâmetro esta antena é também responsável por enviar comandos às naves, usando um transmissor de 20KW para o efeito. Mas afinal o que é que as naves registaram?

Além de fotos de excelente qualidade (e beleza) foram registadas informações, muitas inesperadas, que só uma análise in loco podia fornecer (tais como o campo magnético ou a composição da atmosfera). F6



Quem espera sempre alcança

A saga começou em Janeiro de 1979, pela Voyager 1, com o rei dos deuses romanos e suas 5 subordinadas luas. Júpiter é o maior planeta do sistema Solar. Tem uma massa superior à de todos os outros planetas somados e destaca-se no céu pela sua luminosidade (superior à de qualquer estrela). A sua atmosfera é muito dinâmica (a tempestade Grande Mancha Vermelha é mesmo visível em Terra) e particularmente interessante porque pensa-se que é semelhante àquela que a Terra teve em tempos remotos. É composta essencialmente por hidrógénio e hélio (11%). Devido às elevadas pressões (causadas pela gravidade, 2,87 G à superfície) o hidrogénio torna-se líquido à superfície e sólido no núcleo, que se supõe pequeno mas que será o responsável pelo excesso de energia radiada por este planeta (2 vezes superior à recebida pelo Sol, talvez porque o núcleo chegará a atingir temperaturas da ordem de 30 mil ºC). As Voyagers registaram também um campo magnético cerca de 1,5 a 7 vezes mais forte que o da Terra (consoante a acção dos ventos solares), mas a descoberta mais surpreendente foi sem dúvida a actividade vulcânica registada no satélite Io (os únicos vulcões fora da Terra encontrados em plena actividade).


saturno


Nove meses depois as Voyagers deram à luz um Saturno diferente do concebido em Terra.

Este planeta também irradia mais energia do que a que recebe do Sol mas neste caso a atmosfera composta principalmente por 7% de hélio (inferior à esperada) e o resto hidrogénio sugere que a anormal quantidade de energia libertada por este astro seja resultado do movimento de hélio sólido pesado que se escapa da atmosfera superior para o espaço . Os ventos de Saturno foram também registados e envergonham o maior vendaval terrestre: circulam a cerca de 1800 km/h no equador diminuindo naturalmente de intensidade para os pólos.

Os 4 planetas visitados são mesmo conhecidos por gigantes de gás, sendo 4 a 12 vezes maiores que a Terra, mas este é o único que chega mesmo a ser menos denso que a água (portanto uma boa bóia de salvamento, com uns anéis para se agarrar melhor) melhor...)F8


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Urano foi o mais misterioso dos planetas exteriores até à chegada da Voyager 2.

Foram descobertas 10 luas (que somaram às 5 detectadas em Terra) e 2 anéis. Curiosamente a temperatura registada foi sensivelmente a mesma em todo o planeta, apesar de no equador este receber mais luz Solar. Foi também registado um forte e inesperado campo magnético.

Urano tem os dias mais longos em relação aos seus irmãos exteriores (17h e 14min) e um eixo de rotação muito caricato: provavelmente devido a uma forte colisão de um astro está no mesmo plano do descrito pelo movimento de translação em torno do Sol. F9


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Neptuno é o mais pequeno dos gigantes. Foi identificado em 1846 porque Urano não seguia a trajectória prevista pela actracção solar, evidenciando a gravidade de outro planeta. A Voyager 2 apontou para lá e em Agosto de 1989 passou a 5000 km do pólo Norte de Neptuno.

Deparou-se com uma atmosfera dinâmica com ventos de 2000 km/h e uma colossal tempestade do tamanho da Terra (a Grande mancha Negra parecida com a Grande Mancha vermelha de Júpiter). Além disto registou um campo magnético 47% inclinado face ao eixo de rotação do planeta (provavelmente devido a circulações de fluídos no interior). Cinco horas depois a Voyager 2 passa a 40 mil km de Triton, que se despede da nave com o adeus mais frio alguma vez observado em todo o sistema Solar (a temperatura é de 213 ºC negativos e a superfície metano gelado). A nave junta-se agora à irmã Voyager 1 no mergulho pelos limites do sistema solar... F10


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Estas naves são, actualmente, os objectos humanos mais afastados da Terra.

O tempo que os dados demoram a chegar lá são elucidativos da distância a que as naves se encontram. A viajar à velocidade da luz demoram cerca de 8h30 no caso da Voyager 1 e 6h30 no caso da Voyager 2, pelo que estão a cerca de 9 e 7 billiões de km da Terra respectivamente.

Cabe-lhes agora a "missão interestelar" que, tal como o nome sugere, pretende estudar por entre as estrelas. F11


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O Sol constitui mais de 99% da massa total do Sistema Solar. É a estrela do nosso sistema e está tão quente (mais de 5 mil° C graus Celsius à superfície e 15 milhões no interior!) que lá nada aguenta no estado sólido ou líquido. De facto, além da radiação emitida (que nos bronzeia a pele, permite a produção de oxigénio através da fotossíntese das plantas verdes, bem como a existência de estações do ano ou de combustíveis fósseis), é também libertado um fluxo de partículas resultantes de reacções nucleares que lá ocorrem (nomeadamente protões, neutrinos). É o chamado vento solar que interage com os gases e poeiras que vagueiam pelo espaço (matéria interestelar). Esta brisa é mortífera e só não nos atinge porque estamos protegidos pelo campo magnético e atmosfera terrestre, pelo que no espaço são necessárias protecções especiais. F12


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Assim, como o Sol está em movimento no espaço (em órbita relativamente ao centro da Via Láctea) vai criar uma onda de choque (semelhante à observada numa pedra presa num rio), resultante da pressão causada pela matéria interestelar.

Esta pressão é inicialmente traduzida por uma redução abrupta de velocidade dos ventos solares (de 5 milhões de km/h para apenas cerca de 400 mil km/h), recentemente registada pela Voyager 1 (a chamada "termination shock").

Antes de entrar em pleno espaço interestelar as naves vão ainda percorrer a heliosfera onde são ainda detectáveis ventos solares, bem como o campo magnético do Sol.F13


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Depois vai ser uma longa viagem, já sem baterias (que acabam em 2020 ), a Voyager 1 terá uma solitária viagem de 40 mil anos pela frente até chegar à constelação de Camelopardalis, enquanto que a Voyager 2 vai demorar 296 mil anos para passar pela Sírius, a estrela mais brilhante do céu, onde será provavelmente recebida por simpáticos ETs... A pensar neles a NASA deixou um registo com as boas vindas ao nosso planeta e também um mapa para nos virem cá visitar (talvez eles sejam mais rápidos...). F14

No site da Voyager encontra-se informação interessante e detalhada relativamente a estas missões, bem como um filme onde inclusivé poderá pilotar uma Voyager... Caso para apertar os cintos, claro.