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A Missão Cassini-Huygens (1997-2017)

A Missão Cassini-Huygens (1997-2017)

A sonda espacial Cassini explorou Saturno e as suas luas por cerca de 20 anos.

Geografia

Palavras-chave

Saturno, sonda espacial, Cassini, anéis de Saturno, Sistema Solar, Huygens, investigação espacial, planeta, gigante gasoso, planeta exterior, Mimas, Encélado, Tétis, Dione, Reia, Titã, Jápeto, Lua, astronomia, geografia, gravitação

Extras relacionados

Cenas

Sistema Solar

  • Sol
  • Mercúrio
  • Vênus
  • Terra
  • Marte
  • Júpiter
  • Saturno
  • Urano
  • Neptuno

O Sol é um dos bilhões de estrelas da Via Láctea, localizado no disco de nossa galáxia espiral barrada, no braço espiral Órion. O Sol e todo o sistema solar orbitam em torno de 27 a 28 mil anos-luz do centro do disco, que mede 50 mil anos-luz de diâmetro. Demora cerca de 240 milhões de anos para o Sol completar uma órbita. O ambiente do sistema solar é esparso, as estrelas mais próximas - Proxima Centauri e o sistema duplo de Alfa Centauri - estão a 4,2 – 4,4 anos-luz de distância de nós, e existem apenas 11 estrelas em 10 anos-luz.

Por Sistema Solar, entende-se o Sol e o conjunto de corpos celestes de diferentes massas que giram numa órbita à sua volta. O Sistema Solar é a área onde a gravitação do Sol é dominante e abrange uma esfera com um raio de aproximadamente 2 anos-luz, em cuja fronteira, a gravidade do Sol é igual à das estrelas vizinhas. O Sistema Solar está repleto de vento solar, um fluxo constante de partículas carregadas de eletricidade.

A este sistema pertencem os seguintes corpos celestes: Sol, planetas, as luas dos planetas, planetas anões, cometas e asteroides, meteoroides e materiais interplanetários, isto é, poeira cósmica e gás. Em torno do Sol giram numa órbita oito planetas, seis dos quais têm luas, à exceção de Mercúrio e Vênus.

A ordem dos planetas segundo a sua distância em relação ao Sol é a seguinte: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Os planetas dividem-se em dois grupos substancialmente diferentes: existem 4 planetas rochosos, denominados planetas terrestres, e 4 planetas gigantes gasosos, denominados planetas jovianos. Os planetas terrestres estão mais próximos do Sol. São menores e densos, giram mais lentamente, têm atmosferas mais finas e campos magnéticos mais fracos.

Todos os planetas orbitam o Sol praticamente no mesmo plano e na mesma direção. O seu movimento é ´direto´, ou seja, na direção anti-horária, visto do polo norte. Vênus e Urano são exceções, já que apresentam uma rotação em sentido inverso.

Também o Sol gira na mesma direção e é a sua gravidade que mantêm os planetas na sua órbita elíptica. A massa do Sol é 750 vezes maior que a massa total dos planetas. Entre estes também existe a força da gravidade, que podem influenciar mutuamente o seu movimento. Além disso, as suas órbitas podem também sofrer alterações lentas e menores.

Sem contar com os planetas, existem biliões de objetos astronômicos menores no Sistema Solar. Por toda a parte é possível encontrar asteroides, sendo que a órbita de alguns cruza a da Terra. No entanto, a maioria dos asteroides encontra-se em duas regiões diferentes: no cinturão interno de asteroides entre Marte e Júpiter, com pelo menos um milhão de asteroides com mais de um quilômetro, e o cinturão externo, denominado cinturão de Kuiper, que é localizado atrás da órbita de Netuno e que apresenta milhares de asteroides parecidos com Plutão, contendo muito gelo.

Desde 2006 Plutão deixou de ser considerado um planeta. Plutão, assim como a outros asteroides, dá-se o nome de planetas anões. A órbita dos cometas difere bastante das dos outros corpos celestes: eles têm órbitas elípticas alongadas com diferentes planos orbitais. Com um diâmetro entre 5 e 20 quilômetros, o núcleo gelado dos cometas transforma-se em gás ao aproximar-se do Sol. O vento solar faz com que a cauda dos cometas aponte na direção oposta ao Sol. Na região exterior do Sistema Solar, entre 0,5 e 2 anos-luz, na chamada Nuvem de Oort, há biliões de cometas girando numa órbita.

Desde 1995, numerosos exoplanetas, ou seja, planetas que não orbitam no nosso Sistema Solar, foram descobertos em torno de centenas de estrelas. Na maioria dos casos, planetas gigantes gasosos orbitam em torno de estrelas, portanto, podemos seguramente assumir que eles não são semelhantes ao nosso Sistema Solar.

Órbita de Saturno

  • Sol
  • distância média ao Sol: 1.433.530.000 km
  • período orbital: 29,46 anos
  • a órbita de Saturno

Saturno é o segundo maior planeta do Sistema Solar, um espetacular planeta externo. Gigante gasoso (ou planeta Joviano), Saturno é o planeta mais achatado, devido à sua alta velocidade de rotação e a baixa densidade. É o planeta menos denso de todo o nosso sistema solar, o único com densidade menor que à da água (0,69 g/cm³).

Dados:

Diâmetro: 120 536 km (9,45 vezes o da Terra)

Massa: 5,6846×10²⁶ kg (95,2 vezes a da Terra)

Densidade média: 0,69 g/cm³

Gravidade superficial: 1,065 g

Temperatura superficial: -180 °C

Número de luas: 62

Período de rotação: 10 h 48 m

Inclinação axial: 26,7°

Distância média ao Sol: 1 433 530 000 km = 9,58 AU = 79,7 minutos-luz

Excentricidade orbital: 0,054

Período orbital: 29,46 anos

Saturno

  • eixo de rotação
  • linha perpendicular ao plano orbital
  • plano orbital de Saturno
  • órbita de Saturno
  • equador de Saturno
  • 26,7°
  • anéis de Saturno

Saturno é o sexto planeta contando a partir do Sol e o segundo maior do Sistema Solar. O seu nome faz referência a um dos mais antigos deuses romanos. Saturno era o deus das sementeiras e das sementes, símbolo do tempo implacável. Na mitologia grega, ele era identificado ao titã Cronos.

Saturno é o mais afastado dos planetas visíveis a olho nu. Galileu Galilei foi o primeiro a observá-lo por telescópio. Entretanto, o seu aparelho era tão rudimentar que não o permitia enxergar claramente os anéis, levando-o achar que o planeta tivesse uma forma oval.

Christiaan Huygens foi o primeiro a sugerir que Saturno estivesse rodeado por um anel. Em 1675, Giovanni Domenico Cassini observou que este anel era na verdade constituído por múltiplos anéis mais finos, com espaços vazios entre eles. O maior desses espaços foi mais tarde batizado de divisão de Cassini.

Saturno foi visitado pela primeira vez pela sonda Pioneer 11, em Setembro de 1979. Em Novembro de 1980, o veículo espacial Voyager 1 chegou ao sistema de Saturno, enviando as primeiras imagens fotográficas em alta-resolução tanto do planeta, como dos anéis e suas luas. Pela primeira vez, foi possível estudar, através de imagens nítidas, as características da superfície. Quase um ano depois, em Agosto de 1981, a Voyager 2 prosseguiu com os estudos do sistema.

Mais de vinte anos mais tarde, em 1 de Julho de 2004, a sonda espacial Cassini entrou na órbita de Saturno e forneceu uma grande quantidade de novas informações sobre o planeta e as suas luas. No início de 2005, a sonda Huygens foi separada da Cassini e atravessou a atmosfera de nitrogênio da lua Titã, pousando em sua superfície, onde encontrou lagos de metano e etano.

Saturno é o segundo maior planeta do Sistema Solar e o mais espetacular dos planetas externos. Gigante gasoso (ou planeta Joviano), Saturno é o planeta mais achatado, devido à sua alta velocidade de rotação e a baixa densidade. É o planeta menos denso de todo o nosso sistema solar, o único com densidade menor que à da água (0,69 g/cm³).

A estrutura interna de Saturno é semelhante à de Júpiter, composta por um núcleo rochoso sob uma camada de hidrogênio metálico líquido coberta, por sua vez, por uma camada de hidrogênio molecular. Tem uma atmosfera quase que exclusivamente de hidrogênio, organizada em faixas de circulação rápida e rodopiantes. Os ventos em Saturno estão entre os mais rápidos do Sistema Solar. De acordo com os dados obtidos pela Voyager, podem-se mover a 400 m/s.

A atmosfera de Saturno tem uma estrutura em bandas semelhante às de Júpiter, mas as bandas de Saturno são muito mais tênues e largas próximas ao equador. A temperatura média é de -180ºC. A temperatura interna de Saturno no seu núcleo é de 12.000 K. O planeta irradia mais energia para o espaço do que recebe do Sol. A razão para esse fenômeno ainda não é conhecida. Com um campo magnético poderoso, Saturno tem o seu eixo magnético alinhado com o eixo de rotação. Algumas fotos do telescópio espacial Hubble mostram auroras.

Luas de Saturno

  • Mimas
  • Encélado
  • Tetis
  • Dione
  • Reia
  • Titã
  • Jápeto

Saturno é principalmente conhecido pelo seu sistema de anéis, um dos mais espetaculares objetos do Sistema Solar, que pode facilmente ser observado com um pequeno telescópio. Os anéis são compostos por partículas de rocha e gelo, com dimensões que variam de um grão de poeira ao do tamanho de um carro.

Os anéis são tão visíveis à vista por conta do grande albedo de gelo presente. Existem dúzias de luas orbitando nos espaços vazios entre os anéis. É devido a gravidade destas luas que os anéis se mantêm juntos. Por esse motivo, estas são chamadas luas pastoras.

Saturno tem 62 luas conhecidas. Apenas sete destas são grandes o suficiente para serem esféricas. A forma esférica só se forma acima de um determinado tamanho e limite de massa, devido à gravidade e calor interno do astro.

A única lua de tamanho considerável é Titã, descoberta em 1655. O seu período orbital é de 16 dias. A maioria das luas de Saturno tem diâmetros de apenas 4 a 8 km. As luas são constituídas, em grande parte, por gelo de água.

Criovulcanismo, vapor de água em erupção desde o interior da superfície, foi observado em Encélado, próximo de Saturno.

Cassini

  • Massa: 5.700 kg
  • Altura: 6,7 m
  • Largura: 4 m

A sonda Cassini-Huygens foi projetada e construída como parte de um grande projeto conjunto entre a NASA (agência espacial americana), a ESA (agência espacial europeia) e a ASI (agência Espacial italiana). Um total de 27 países participaram deste programa espacial.

O orbitador Cassini foi batizado em homenagem ao astrônomo francês-italiano Giovanni Domenico Cassini, conhecido por descobrir quatro das luas de Saturno. A outra parte crucial da espaçonave, a sonda Huygens, foi batizada em homenagem ao astrônomo holandês Christiaan Huygens, que descobriu Titã.

A Cassini-Huygens foi uma das maiores e mais complexas espaçonaves já lançadas com sucesso na história da exploração espacial. Media 6,7 metros de altura e 4 metros de largura e pesava cerca de 5.700 quilos no seu lançamento.

O módulo orbital e o módulo de aterrissagem foram concebidos para realizar um total de 27 pesquisas científicas diferentes. Para isso, foram equipados com uma variedade de instrumentos especiais.

Cassini levava doze e Huygens seis instrumentos científicos. A maioria desses equipamentos era multifuncional e várias equipes de pesquisadores ajudaram no desenvolvimento dessas invenções únicas.

Três antenas permitiam a comunicação da espaçonave com a Terra. Os 1.630 componentes eletrônicos da Cassini foram conectados com cerca de 22.000 conexões de cabos e cerca de 14 quilômetros de cabeamento.

O orbitador Cassini e seus instrumentos eram alimentados por três Geradores Termoelétricos Radioisotópicos (RTGs) que transformavam o calor da decomposição de isótopos radioativos em energia elétrica. Estes usaram cerca de 32 quilos de plutônio. Como Saturno está muito longe do Sol, não foi possível usar energia solar para alimentar a espaçonave.

As mantas térmicas da Cassini eram ainda mais impressionantes. O tecido finamente costurado, durável e leve protegia a espaçonave do calor e do frio extremo do espaço, assim como de impactos de micrometeoroides. Os instrumentos eram assim mantidos intactos e na temperatura ideal. A temperatura das partes não cobertas com os cobertores térmicos variava entre -220 e +250 graus Celsius.

Trajetória da sonda espacial

  • Lançamento: 15 de outubro de 1997
  • Estilingue gravitacional em Vênus: 26 de abril de 1998, 24 de junho de 1999
  • Estilingue gravitacional na Terra: 18 de agosto de 1999
  • Estilingue gravitacional em Júpiter: 30 de dezembro de 2000
  • Órbita de Saturno: 1 de julho de 2004
  • sonda espacial Cassini

A Cassini-Huygens foi lançada da Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, nos Estados Unidos, usando um foguete Titan IVB / Centaur, no dia 15 de outubro de 1997. Cassini executou quatro manobras de gravidade assistida antes de chegar a Saturno.

Essa manobra, chamada também de estilingue gravitacional, consiste na utilização da gravidade de um objeto celeste para alterar a trajetória de voo e a velocidade da espaçonave. Assim, a nave pode alcançar astros distantes no Sistema Solar em um tempo menor usando menos energia. Cassini executou dois sobrevoos sobre Vênus, um sobre a Terra e a Lua e um sobre Júpiter.

Curiosamente, dois anos após seu lançamento, a espaçonave estava tão perto da Terra quanto logo depois de ser lançada. Estava a apenas 1.100 quilômetros do planeta durante a passagem da Terra-Lua. Esta manobra de gravidade assistida deu à espaçonave um acréscimo em sua velocidade de cerca de 5,5 km por segundo.

A sonda Cassini-Huygens chegou a Saturno sete anos após seu lançamento, em junho de 2004, e entrou em órbita um mês depois.

O módulo de aterrissagem Huygens em Titã

  • módulo de aterrissagem Huygens
  • Titã
  • a superfície de Titã

A sonda Huygens, equipamento vital da missão, foi uma sonda construída pela ESA. Esta espaçonave em forma de disco tinha um diâmetro de 2.700 metros e um peso de 318 quilogramas. Estava coberta por um escudo para proteger seus instrumentos quando passasse pela atmosfera de Titã.

Em 25 de dezembro de 2004, a Huygens separou-se do orbitador Cassini ao qual estava anexada e, depois de três semanas, alcançou Titã. Em 14 de janeiro de 2005, após 2 horas e 27 minutos de manobra, a sonda pousou sobre a maior lua de Saturno.

A velocidade da queda foi reduzida para o pouso com a ajuda de um escudo e de três paraquedas. As duas tarefas mais importantes dos seis instrumentos científicos da sonda foram estudar a atmosfera e a superfície de Titã.

Os dados coletados foram enviados ao orbitador Cassini antes de serem encaminhados para a Terra. Infelizmente, a Huygens pôde enviar apenas 350 imagens, já que um dos receptores parou de funcionar devido a falhas no computador. As informações enviadas pela sonda, no entanto, são inestimáveis.

Huygens trabalhou por 72 minutos na superfície da lua gigante. Foi o primeiro e, até agora, o único pouso no exterior do Sistema Solar. Consequentemente, a sonda Huygens também detém o recorde de pouso mais distante da Terra.

Titã

Resultados

  • Uma formação atmosférica hexagonal no polo norte de Saturno
  • Imagem infravermelha da superfície de Titã
  • A lua Dione
  • Géiseres em Encélado
  • Sistema de anéis
  • Pã, uma das luas menores de Saturno na Divisão de Encke
  • Vista lateral do sistema de anéis com as luas Mimas, Tétis e Jano
  • A sombra do sistema de anéis e a lua de Tétis na atmosfera superior de Saturno
  • A lua Tétis com a enorme cratera Odysseus
  • A lua Reia em frente de Titã

A missão da Cassini-Huygens cumpriu muitos objetivos científicos importantes. A maioria desses objetivos se concentrava em explorar Saturno junto com seus anéis e luas. A missão de larga escala foi única em todos os aspectos da história da exploração espacial.

A missão original foi concluída em 2008, onze anos após o lançamento da espaçonave. No entanto, devido à possibilidade de reunir dados adicionais valiosos, a missão foi prorrogada por mais dois anos (Missão Cassini Equinox) e, em 2010, por mais sete anos (Missão Cassini Solstice). Na Grand Finale, que começou em abril de 2017, a espaçonave foi direcionada para a atmosfera de Saturno, onde foi destruída em 15 de setembro de 2017.

A espaçonave de aproximadamente US$ 3,26 bilhões passou quase 20 anos no espaço. Durante esse período, percorreu uma distância de 7,9 bilhões de quilômetros, capturou 453.048 imagens e coletou 635 gigabytes de dados científicos.

É quase impossível listar todos os resultados científicos da missão da Cassini-Huygens, mas aqui estão alguns dos mais importantes:

- descobrimento de novos anéis ao redor de Saturno;

- estudo a estrutura dos anéis e os seus processos;

- descobrimento de novas luas ao redor de Saturno;

- estudo das novas luas;

- observação dos gêiseres na superfície da lua Enceladus;

- estudo do quão a superfície e as condições meteorológicas de Titã são semelhantes as da Terra;

- estudo da atmosfera de Titã;

- observação da evolução de uma tempestade em Saturno;

- mapeamento do hexágono de Saturno, um padrão climático no polo norte do planeta;

- estudo das luas geladas;

- desvendamento do mistério por trás da coloração bicolor da lua Iapetus;

- descobrimento de lagos de metano e etano na superfície de Titã;

- mapeamento da magnetosfera de Saturno.

Durante os 20 anos da missão, quase 4.000 artigos científicos foram publicados. Não há dúvida de que, após a análise de todos os dados coletados, mais publicações estarão disponíveis em breve, com novas questões e conclusões.

A bem-sucedida missão Cassini-Huygens forneceu novas perspectivas para a permanência da humanidade no Sistema Solar e no planeta Terra. Também deu nova importância à teoria da vida extraterrestre.

Narração

A missão Cassini-Huygens cumpriu muitos objetivos científicos importantes. A maioria desses objetivos se concentrava em explorar Saturno junto com seus anéis e luas.

Saturno é o segundo maior planeta do Sistema Solar, um espetacular planeta exterior. É principalmente conhecido pelo seu espetacular sistema de anéis. Saturno tem 62 luas conhecidas, sendo Titã a maior delas.

A sonda Cassini-Huygens foi lançada como parte de um grande projeto conjunto. O orbitador Cassini recebeu o nome do astrônomo francês italiano Giovanni Domenico Cassini. A outra parte crucial da espaçonave, a sonda Huygens, foi batizada em homenagem a Christiaan Huygens, astrônomo holandês que descobriu Titã.

A sonda orbitadora e a sonda exploradora foram projetadas para completar um total de 27 pesquisas científicas diferentes, tendo sido equipados com uma variedade de instrumentos especiais. Cassini levava doze e Huygens seis instrumentos científicos. A maioria desses equipamentos era multifuncional.

A espaçonave foi lançada em 15 de outubro de 1997 da Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, nos Estados Unidos. Foram necessários manobras de gravidade assistida e sete anos para a espaçonave alcançar Saturno em junho de 2004, entrando em órbita em julho. Em 25 de dezembro de 2004, a Huygens separou-se do orbitador Cassini ao qual estava anexada e, depois de três semanas, alcançou Titã. Em 14 de janeiro de 2005, após 2 horas e 27 minutos de manobra, a sonda pousou na maior lua de Saturno.

A missão original foi concluída em 2008, onze anos após o lançamento da espaçonave. No entanto, devido à possibilidade de reunir dados adicionais valiosos, a missão foi prorrogada por mais dois anos (Missão Cassini Equinox) e, em 2010, por mais sete anos (Missão Cassini Solstice).

A espaçonave de aproximadamente US$ 3,26 bilhões passou quase 20 anos no espaço. Durante esse período, percorreu uma distância de 7,9 bilhões de quilômetros, capturou 453.048 imagens e coletou 635 gigabytes de dados científicos. A bem-sucedida missão Cassini-Huygens forneceu novas perspectivas para a permanência da humanidade no Sistema Solar e no planeta Terra.

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