O Experimento Científico do Plasma a bordo da espaçonave Voyager 2 da NASA é desligado após 47 anos e 15 bilhões de milhas.
Eles planejavam voar durante quatro anos e chegar até Júpiter e Saturno. Mas quase meio século e 24 mil milhões de quilómetros depois, as naves gémeas Voyager da NASA excederam em muito a sua missão original, passando pelos planetas exteriores e saindo da nossa heliosfera, para além da influência do Sol. As sondas estão actualmente a percorrer o espaço interestelar, viajando mais longe do que qualquer objecto feito pelo homem.
Ao longo de sua jornada improvável, as Voyagers fizeram observações inéditas em todos os quatro planetas gigantes exteriores e suas luas usando apenas um punhado de instrumentos, incluindo os Experimentos Científicos de Plasma do MIT – sensores de plasma idênticos que foram projetados e construídos na década de 1970 em Edifício 37 por cientistas e engenheiros do MIT.
O Plasma Science Experiment (também conhecido como Plasma Spectrometer, ou PLS, abreviadamente) mediu partículas carregadas em magnetosferas planetárias, no vento solar e no meio interestelar, o material entre as estrelas. Desde o seu lançamento na sonda Voyager 2 em 1977, o PLS revelou novos fenómenos perto de todos os planetas exteriores e no vento solar em todo o sistema solar. A experiência desempenhou um papel crucial na confirmação do momento em que a Voyager 2 atravessou a heliosfera e saiu do regime solar, para o espaço interestelar.
Agora, para conservar a pouca energia que resta na Voyager 2 e prolongar a vida da missão, os cientistas e engenheiros da Voyager tomaram a decisão de desligue o experimento científico de plasma do MIT . É o primeiro de uma linha de instrumentos científicos que desaparecerão progressivamente nos próximos anos. Em 26 de setembro, a Voyager 2 PLS enviou sua última comunicação a 12,7 bilhões de milhas de distância, antes de receber o comando para desligar. conversou com John Belcher, professor de física da turma de 1922 no MIT, que foi membro da equipe original que projetou e construiu os espectrômetros de plasma, e John Richardson, principal cientista pesquisador do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT, que é o investigador principal do experimento. Tanto Belcher quanto Richardson ofereceram suas reflexões sobre a aposentadoria deste pedaço interestelar da história do MIT.
P: Olhando para trás, para as contribuições da experiência, quais são os maiores sucessos, em termos do que o Espectrómetro de Plasma do MIT revelou sobre o sistema solar e o espaço interestelar?
Richardson: Uma descoberta importante do PLS em Júpiter foi a descoberta do toro de Io, um donut de plasma que circunda Júpiter, formado a partir de enxofre e oxigênio dos vulcões de Io (que foram descobertos em imagens da Voyager). Em Saturno, o PLS encontrou uma magnetosfera cheia de água e oxigênio que havia sido eliminada das luas geladas de Saturno. Em Urano e Netuno, a inclinação dos campos magnéticos fez com que o PLS observasse características de menor densidade, com o plasma de Urano desaparecendo perto do planeta. Outra observação importante do PLS foi a do choque de terminação, que foi a primeira observação do plasma no maior choque do sistema solar, onde o vento solar deixou de ser supersônico. Esta fronteira teve uma enorme queda na velocidade e um aumento na densidade e temperatura do vento solar. E, finalmente, o PLS documentou a travessia da heliopausa pela Voyager 2, detectando uma interrupção do fluxo de plasma para fora. Isto sinalizou o fim do vento solar e o início do meio interestelar local (LISM). Embora não tenha sido projetado para medir o LISM, o PLS mediu constantemente as correntes de plasma interestelares além da heliosfera. É muito triste perder este instrumento e dados!
Belcher: É importante enfatizar que o PLS foi o resultado de décadas de desenvolvimento do MIT Herbert Bridge (1919-1995) e Alan Lazarus (1931-2014). A primeira versão do instrumento que eles projetaram voou no Explorer 10 em 1961. E a versão mais recente está voando na Sonda Solar, que coleta medições muito próximas do Sol para entender as origens do vento solar. Bridge foi o principal investigador das sondas de plasma em espaçonaves que visitaram o Sol e todos os principais corpos planetários do sistema solar.
P: Durante o seu mandato a bordo das sondas Voyager, como é que os sensores de plasma fizeram o seu trabalho nos últimos 47 anos?
Richardson: Havia quatro detectores de copo Faraday projetados por Herb Bridge que mediam correntes de íons e elétrons que entravam nos detectores. Medindo essas partículas em diferentes energias, poderíamos encontrar a velocidade, densidade e temperatura do plasma no vento solar e nas quatro magnetosferas planetárias que a Voyager encontrou. Os dados da Voyager foram (e ainda são) enviados à Terra todos os dias e recebidos pela rede de antenas do espaço profundo da NASA. Manter duas espaçonaves da década de 1970 funcionando por 47 anos e contando tem sido uma façanha incrível das proezas de engenharia do JPL – você pode pesquisar no Google o resgate mais recente, quando a Voyager 1 perdeu um pouco de memória em novembro de 2023 e parou de enviar dados. O JPL descobriu o problema e conseguiu reprogramar o sistema de dados de voo a 24 bilhões de quilômetros de distância, e agora tudo voltou ao normal. Desligar o PLS envolve enviar um comando que chegará à Voyager 2 cerca de 19 horas depois, fornecendo ao resto da espaçonave energia suficiente para continuar.
P: Depois que os sensores de plasma forem desligados, quanto mais a Voyager poderá fazer e até onde ainda poderá ir?
Richardson: A Voyager ainda medirá os raios cósmicos galácticos, campos magnéticos e ondas de plasma. A potência disponível diminui cerca de 4 watts por ano à medida que o plutônio que os alimenta decai. Esperamos manter alguns dos instrumentos em funcionamento até meados da década de 2030, mas isso será um desafio à medida que os níveis de potência diminuem.
Belcher: Nick Oberg, do Instituto Astronômico Kapteyn, na Holanda, fez um estudo exaustivo do futuro da espaçonave, usando dados da espaçonave Gaia da Agência Espacial Europeia. Em cerca de 30.000 anos, a espaçonave alcançará a distância das estrelas mais próximas. Como o espaço é tão vasto, não há chance de a espaçonave colidir diretamente com uma estrela durante a vida do universo. No entanto, a superfície da nave espacial sofrerá erosão por microcolisões com vastas nuvens de poeira interestelar, mas isto acontece muito lentamente.
Na estimativa de Oberg, os Golden Records [identical records that were placed aboard each probe, that contain selected sounds and images to represent life on Earth] provavelmente sobreviverão por um período de mais de 5 bilhões de anos. Após esses 5 mil milhões de anos, as coisas são difíceis de prever, uma vez que neste ponto, a Via Láctea irá colidir com a sua enorme vizinha, a galáxia de Andrómeda. Durante esta colisão, há uma chance em cinco de a espaçonave ser lançada no meio intergaláctico, onde há pouca poeira e pouca intemperismo. Nesse caso, é possível que a sonda sobreviva durante triliões de anos. Um trilhão de anos é cerca de 100 vezes a idade atual do universo. A Terra deixa de existir daqui a cerca de 6 mil milhões de anos, quando o Sol entra na sua fase de gigante vermelha e a engole.
Numa versão do Disco de Ouro para “pobres”, Robert Butler, o engenheiro-chefe do Instrumento de Plasma, inscreveu os nomes dos engenheiros e cientistas do MIT que trabalharam na espaçonave na placa coletora do copo lateral. O estado natal de Butler era New Hampshire, e ele colocou o lema estadual, “Viva Livre ou Morra”, no topo da lista de nomes. Graças a Butler, embora New Hampshire não sobreviva durante um bilião de anos, o seu lema estatal poderá sobreviver. O sobressalente de voo do instrumento PLS está agora exibido no Museu do MIT, onde você pode ver o texto da mensagem de Butler olhando para o sensor lateral.
