Perigosos escombros poderão trazer perigo a New Horizons quando chegar a Plutão?

A nova lua descoberta em Plutão (P4) orbita entre Nix e Hydra que por sua vez estão mais afastadas de Plutão que a lua Caronte. Descobrir se há outras luas ou anéis de escombros em Plutão/Caronte foi alvo de discussão em workshop que abordou os perigos na missão New Horizons. Créditos: Alan Stern/New Horizons.

No futuro, quando conseguirmos criar espaçonaves que consigam atingir frações da velocidade da luz, certamente o pó interestelar trará um grande perigo nestas viagens. A questão torna-se bem mais crítica quando consideramos uma sonda interestelar chegando ao sistema solar de destino. Uma missão de fly-by (vôo rasante próximo a um astro) se movendo a 10% da velocidade da luz provavelmente encontrará um ambiente bem mais perigoso próximo ao sistema estudado que no meio interestelar. Para contornar o problema, equipamentos de proteção (escudos) deverão ter sido desenvolvidos para proteger a espaçonave. No entanto, mesmo nas velocidades atuais, devemos ter em mente que surpresas poderão acontecer quando uma sonda exploratória estiver para atingir seu alvo. O que esperamos encontrar quando a sonda New Horizons se aproximar do sistema Plutão/Caronte?

Hubble fotografou a lua P4 em junho de 2011. Crédito: NASA/ESA/Hubble

A descoberta nova lua de Plutão P4 esquentou a cabeça dos astrônomos

Vamos olhar então para um cenário que ocorrerá em 2015 quando a sonda New Horizons se aproximar de Plutão/Caronte. Ao chegar por lá a espaçonave mais rápida já criada estará em alto risco potencial uma vez que os detritos possivelmente existentes nas vizinhanças de Plutão hoje são desconhecidos dos responsáveis pela missão. Os astrônomos especulam se os escombros em órbita do Sistema Plutão/Caronte poderiam tomar uma forma de tórus ou até mesmo formar um esferoide em volta do sistema. Não sabemos ainda qual a situação de impactos atual no Cinturão de Kuiper, mas colisões entre objetos a 1-2 km/s podem expelir detritos se movendo em altas velocidades, gerando anéis de escombros ou nuvens ainda invisíveis para nós. Além disso, a recente descoberta de  uma quarta lua em Plutão o que gerou novas preocupações e questões: Existem mais satélites menores orbitando este distante sistema planetário? Que ameaças estes objetos poderão trazer a missão New Horizons?

Em novembro de 2011 um time de cientistas se reuniu no Southwest Research Institute (Boulder, Colorado, EUA) para debater e analisar o problema. O chamado “New Horizons Pluto Encounter Hazards Workshop” teve  uma agenda intensa. O grupo foi composto de 20 especialistas em sistemas de anéis, dinâmica orbital e métodos astronômicos necessários na observação de objetos nos confins do Sistema Solar (principalmente os KBOs – objetos do Cinturão de Kuiper).

Trajetória prevista da New Horizons para atingir Plutão em 2015. Crédito: NASA/New Horizons

Campanha para observar o sistema de Plutão

Para entender o problema, o Observatório Espacial Hubble foi alocado para desempenhar um papel fundamental na busca por mais luas no sistema Plutão/Caronte e possivelmente a presença de anéis de escombros. Nesta busca o Hubble vai ser ajudado por um conjunto telescópios terrestres que estudarão o ambiente entre Plutão e Caronte, a região do espaço onde a New Horizons foi projetada para navegar.

Stern acrescenta que o radiotelescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) será capaz de realizar a leitura térmica do sistema. Toda esta campanha de observação tem por objetivo fornecer uma melhor idéia da situação que a New Horizons irá enfrentar e alimentar a missão com informações do cenário que se espera encontrar por lá. Assim, os engenheiros da missão poderão estabelecer, se necessário, rotas alternativas caso se detecte que a trajetória atualmente planejada seja extremamente arriscada.

Stern escreveu:

Estudos apresentados no New Horizons Pluto Encounter Hazards Workshop indicam que uma trajetória segura (Safe Haven BailOut Trajectory  – SHBOT) pode ser estabelecida para direcionar a espaconave no fly-by a 10.000 km do seu destino. Mas especificamente, um bom candidato a SHBOT seria a região da órbita de Caronte, no lado diametralmente oposto deste, uma vez que a gravidade de Caronte tem limpado sua órbita, criando uma zona segura.

Posição da New Horizons 06 de jun de 2012: 23,22 UA do Sol, 15,6 km/s de velocidade em relação ao Sol. A distância de Plutão é 9,06 UA. Crédito: NASA/New Horizons

 A New Horizons hoje está a cerca de 23,5 UA do Sol (em junho/2012). O acompanhamento de uma espaçonave atualmente na metade do caminho em direção do planeta anão nunca antes visitado já é algo intrigante. No entanto, o workshop ocorreu por causa de descobertas realizadas após o lançamento da missão (19/1/2006), principalmente pela existência de uma quarta lua (P4) encontrada pelo Hubble em meados de 2011. Alan Stern especula que provavelmente há por lá luas mais tênues que ainda não foram encontradas e está preocupado com mais surpresas que nos aguardam a frente, no desenvolvimento da missão.

Stern comentou:

É algo irônico se pensar que nosso objeto de interesse e afeição nesta longa missão científica pode após tantos anos de trabalho para alcancá-lo se tornar menos hospitaleiro que outros planetas tem sido em missões anteriores (um exemplo: em Saturno a sonda Cassini está lá desde 2004 sem quaisquer danos).

Ilustração da espaçonave New Horizons executando o flyby em Plutão. Ao fundo vemos Caronte. Créditos: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

A espaçonave New Horizons e os dispositivos que ela transporta são extremamente valiosos, o que justifica este esforço extra e os custos para garantir o sucesso da missão. Vamos ter esperança e assumir que a campanha de verificação do cenário a enfrentar seja bem sucedida.

Sobre a missão

Diferentemente das atuais missões em Saturno (Cassini), Mercúrio (Messenger), Marte (MRO, Mars Express), Vesta/Ceres (Dawn) e Lua (LRO), onde as sondas orbitam os astros alvo, a New Horizons não vai ser inserida na órbita de Plutão. A alta velocidade em que lá passará (13,78 km/s na aproximação máxima) exigiria que a espaçonave levasse uma quantidade inviável de combustível para permitir a frenagem e as manobras de inserção orbital. Após passar pelo sistema de Plutão/Caronte em 14 de julho de 2015 a New Horizons seguirá viagem pelo Cinturão de Kuiper visando executar uma aproximação (flyby) de pelo menos um objeto do cinturão (KBOs) para investigação entre 2016 e 2020. Estima-se que programa se encerrará em 2026.

Cronologia de eventos importantes da missão

• 08/jun/2001 – Programa POSSE (Pluto and Outer Solar System Explorer) aprovado;
• 13/jun/2005 – Início dos testes da espaçonave no Goddard Space Flight Center (GSFC);
• 19/jan/2006 – Lançamento com sucesso do foguete Atlas V (AV-010), portador da sonda;
• 07/abr/2006 – Passagem pela órbita de Marte;
• 13/jun/2006 – Flyby pelo asteróide 132524 APL, a 101865 km de distância;
• 28/nov/2006 – Primeiras imagens de Plutão, testanto seus potentes equipamentos de bordo;
• 10/jan/2007 – Exercícios de teste de navegação e observação da lua Callirrhoe de Júpiter;
• 28/fev/2007 – Flyby pelo planeta Júpiter;
• 08/jun/2008 – New Horizons cruzou a órbita de Saturno;
• 29/dez/2009 – New Horizons ficou mais próxima de Plutão que da Terra;
• 25/fev/2010 – Meio da viagem: 2,39 x 10⁹ km completados;
• 18/mar/2011 – New Horizons cruzou a órbita de Urano;
• 11/fev/2012 – New Horizons passou a 10 UA de Plutão;
• out/2012 – New Horizons estará a 5 UA de Plutão;
• 24/ago/2014 – New Horizons cruzará a órbita de Netuno;
• Fev/2015 – Início da missão principal com as primeiras observações do Sistema de Plutão/Caronte;
• 05/mai/2015 – A partir desta data as imagens capturadas de Plutão pelos equipamentos da New Horizons irão exceder a resolução do obsevatório  Hubble;
• 14/jul/2015 – Flyby de Plutão em 11:47 UTC com a distância relativa de 13.695 km, 13,78 km/s. Flyby de Caronte, Hydra, Nix e S/2011 P 1 em 12:01 UTC a 13,87 km/s;
• 2016 a 2020 – Provável flyby em pelo menos um objeto do Cinturão de Kuiper (KBO);
• 2026 – Término da missão e encerramento do programa.

Fontes

Centauri Dreams: Pluto/Charon: A Dangerous Arrival?

Space.com: Pluto’s Moons Could Spell Danger for New Horizons Spacecraft

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