Cassini-Huygens

Dezesseis países europeus integrantes da Agência Espacial Europeia e os Estados Unidos formaram a equipe responsável pela missão Cassini Huygens. A missão foi dirigida pelo Jet Propulsion Laboratory da NASA, nos Estados Unidos, onde o orbitador foi montado. A Huygens foi desenvolvida pelo Centro Europeu de Tecnologia e Pesquisa Espacial, localizado nos Países Baixos. O contratante principal do Centro, a francesa Aérospatiale, hoje Thales Alenia Space, montou a sonda com equipamentos e instrumentos fornecidos por diversos países europeus (as baterias e dois instrumentos científicos foram fornecidos pelos Estados Unidos). A Agência Espacial Italiana (ASI) forneceu ao orbitador Cassini a antena de alta frequência com a incorporação de uma antena de baixa frequência, um radar compacto e leve que também usa a antena de alta frequência e funciona como altímetro e radiômetro, e outros componentes eletrônicos foram fornecidos pelo Centre National d'Études Spatiales, a agência espacial francesa.

A sonda consistia de dois elementos, o orbitador Cassini da NASA, nomeado em homenagem ao astrônomo e matemático franco-italiano Giovanni Domenico Cassini (também conhecido como Jean-Dominique Cassini depois que assumiu cidadania francesa), o descobridor de vários pequenos satélites naturais de Saturno e dos anéis do planeta; e o astrônomo e físico neerlandês Christiaan Huygens, o descobridor do maior satélite de Saturno, Titã, em 1655.

As origens de Cassini-Huygens datam de 1982, quando a European Science Foundation e a Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos formaram um grupo de trabalho para futuras cooperações em missões espaciais. Dois cientistas europeus sugeriram o desenvolvimento de uma sonda dupla orbitador de Saturno-aterrissador em Titã como uma possível missão conjunta. Em 1983, o Comitê de Exploração do Sistema Solar da NASA recomendou a mesma missão como projeto central da agência. Entre 1984 e 1985, a NASA e a ESA fizeram estudos conjuntos para uma potencial missão. A ESA continuou seus próprios estudos em 1986 enquanto a astronauta Sally Ride, a primeira mulher norte-americana a ir ao espaço, em seu influente relatório NASA Leadership and America's Future in Space: A Report to the Administrator, de 1987, também examinava e aprovava a missão Cassini. Enquanto o relatório de Ride descrevia uma missão orbitador-aterrissador em Saturno como unicamente americana, em 1988 um dos administradores da NASA, Len Fisk, voltava com a ideia de uma missão conjunta, NASA–ESA. Ele escreveu a seu colega da ESA, Roger Bonnet, sugerindo que a agência europeia escolhesse a Cassini entre as três missões então em estudo, prometendo que a NASA se comprometeria em levar adiante esta missão assim que a ESA o fizesse.

Os principais objetivos da Cassini eram: A sonda Cassini-Huygens foi lançada do Centro Espacial Kennedy em 15 de outubro de 1997, usando o foguete Titan IV-B/Centaur da Força Aérea dos Estados Unidos. O lançamento do veículo foi feito por um foguete de dois estágios, dois motores-foguetão cintados, o estágio Centaur acima, e área para transporte de carga. O sistema de voo completo do sistema Cassini foi composto por um veículo de lançamento e pela sonda. O custo total da missão Cassini-Huygens é de cerca de US$ 3,27 bilhões de dólares, incluindo US$ 1,4 bilhão para o desenvolvimento, US$ 422 milhões para o veículo lançador e US$ 54 milhões para o rastreamento no espaço. Os Estados Unidos contribuíram com grande parte do custo, sendo o restante repartido entre a ESA, que contribuiu com quinhentos milhões de euros, e a agência italiana, que contribuiu com cerca de 150 milhões. A missão principal da espaçonave foi cumprida em 30 de julho de 2008, sendo depois prolongada até junho de 2010 como Missão Cassini Equinox, onde estudou em detalhes o sistema de Saturno durante o Equinócio, que aconteceu em outubro de 2009. Em 3 de fevereiro de 2010 a missão conseguiu nova prorrogação, desta vez de 6½ anos até 2017, a época do solstício de verão no hemisfério norte do planeta (Missão Cassini Solstice). Este prolongamento permite outras 155 órbitas em torno do planeta, 54 sobrevoos de Titã e 11 de Enceladus. Em 2017, um sobrevoo em Titan mudou sua órbita de tal maneira que, em sua maior aproximação de Saturno, passou apenas a 3 mil km acima da superfície nebulosa do planeta gigante, abaixo do limite interno do Anel D, o mais interno dos anéis que circundam Saturno. Esta sequência de órbitas próximas terminou quando um novo encontro com Titã usou a força da gravidade para direcioná-la para dentro da atmosfera do planeta.

A Cassini-Huygens foi originalmente planejada para ser a segunda nave de três eixos estabilizados impulsionada por um GTR da família Mariner Mark II da NASA, uma série de sondas não-tripuladas para exploração do Sistema Solar exterior, em órbitas além de Marte, desenvolvida dos anos 90 a 2010 pelo Jet Propulsion Laboratory. Foi desenvolvida simultaneamente com a Comet Rendezvous Asteroid Flyby (CRAF) mas vários cortes de orçamento federais forçaram a NASA a encerrar o projeto da CRAF para se dedicar apenas ao desenvolvimento da Cassini. Como resultado, a Cassini tornou-se uma nave mais especializada a seu próprio objetivo, cancelando a implementação das séries Mariner Mark II. A espaçonave, que incluía o orbitador Cassini e o aterrissador Huygens, foi a maior e mais complexa sonda interplanetária até então construída. O orbitador tinha uma massa de 2 150 kg e a sonda 350 kg. Com o adaptador ao foguete lançador e 3 132 kg de propelentes no lançamento, ela atingiu uma massa total de 5 600 kg na época. Apenas as duas sondas soviéticas Phobos enviadas a Marte eram mais pesadas que a Cassini até então. Tinha 6,70 m de altura e mais de 4 m de largura.

Em 28 de junho de 2004 os cientistas descreveram a medição do período rotacional de Saturno. Uma vez que não existem pontos de referência na superfície que possam ser utilizados para obter este período, foi utilizada a repetição de emissões de rádio. Estes novos dados estão em concordância com os valores obtidos a partir da Terra, e são encarados como um quebra-cabeças para os cientistas. Curiosamente, o período de rotação das ondas de rádio alterou-se desde a sua primeira medição em 1980 pela Voyager 1, aumentando em seis minutos. Embora não seja indicador da rotação global do planeta, é interpretada como consequência do movimento da fonte de emissão de ondas de rádio para uma latitude diferente, na qual a rotação é diferente. Em 21 de julho de 2006, os radares da Cassini obtiveram imagens que pareciam mostrar lagos de hidrocarboneto líquido — como metano e etano — nas latitudes norte do satélite Titã. Esta foi a primeira descoberta da existência de lagos em qualquer corpo celeste fora da Terra. Estes lagos mediriam entre 1 e 100 quilômetros de comprimento. Em 13 de março de 2007, anunciou-se que havia fortes evidências da existência de mares de etano e metano no hemisfério norte do satélite. Um destes lagos teria o tamanho dos Grandes Lagos entre os EUA e o Canadá, na América do Norte. Em 30 de julho de 2008 foi anunciada a descoberta de um grande lago líquido próximo à região polar sul de Titã, com quinze mil km². O lago foi batizado como Ontario Lacus. Em 2012, novos estudos da NASA levantaram a hipótese de que este lago seja mais parecido com um grande deserto de sal ou um grande lamaçal de hidrocarbonetos do que exatamente um lago como conhecemos.

A Cassini-Huygens foi uma missão extraordinariamente bem-sucedida tanto em termos tecnológicos como no campo científico, educativo e cultural, superando todas as expectativas. Desde o seu lançamento em 1997, a sonda percorreu cerca de 7,9 bilhões de quilômetros. Reuniu mais de 635 gigabytes de dados científicos e mais de 450 mil imagens. Completou 294 órbitas de Saturno, descobriu seis novas luas, fez 162 voos rasantes às maiores luas e aos anéis do planeta e executou 360 manobras no espaço, com um desempenho qualificado pelos técnicos como praticamente perfeito. Os arrojados objetivos da missão impuseram grandes desafios aos engenheiros e projetistas, que foram obrigados a desenvolver tecnologias e instrumental novos, que mais tarde foram usados em outros projetos científicos. Alguns dos principais avanços ocorreram no desenvolvimento do gerador de energia da Cassini, um dispositivo termoelétrico que usava plutônio, que envolveu milhares de cientistas e técnicos. Neste processo, o trabalho conjunto de equipes internacionais fortaleceu os laços entre a comunidade científica, instituições governamentais e empresas de mais de 25 países. Da mesma forma foram grandes conquistas o desenvolvimento do sistema de navegação da espaçonave, do sistema de pouso da Huygens e seu pouso bem-sucedido, e a própria órbita final estabelecida para a Cassini em torno de Saturno, passando no reduzido espaço entre o planeta e seus anéis, representou uma façanha de cálculo científico e de realização técnica. Também foi importante a descoberta em Encélado de condições essenciais para o aparecimento de vida, o que mudou a perspectiva científica sobre onde procurar indícios de atividade biológica fora da Terra.