quinta-feira, 27 de maio de 2010

Asteróides: Observações gerais

  

Definição

Os Asteróides são objectos rochosos, com dimensões inferiores aos planetas, não ultrapassando algumas centenas de quilómetros. Apresentam uma forma irregular, pois não têm uma força de gravidade suficiente para adquirir a forma esférica. Também há quem lhes chame planetóides. O termo "asteróide" deriva do grego aster, “estrela”, portanto “semelhante a uma estrela”.
Fazem parte, juntamente com os cometas e os meteoróides, dos “corpos menores” do Sistema Solar. A sua principal diferença relativamente aos cometas é que estes têm uma cauda devido à sublimação do gelo da sua superfície causada pelo calor solar. A sua maior dimensão distingue-se dos meteoróides.
Muitos são "sobras" que resistiram à captura no início da formação do Sistema Solar, há mais de 4 500 milhões de anos. A maior parte orbita entre Marte e Júpiter, na chamada Cintura Principal.
Da sua lista de nomes constam pessoas famosas da arte, da ciência, do cinema, da literatura, da música, da política, das religiões, exploradores e até personagens de ficção.

Distribuição

Os asteróides estão distribuídos segundo várias zonas no Sistema Solar:


- NEA, da sigla inglesa que significa "Asteróides perto da Terra", que não está indicada no esquema;
- Cintura Principal (Asteroid Belt: no esquema "Cinturão de Asteróides");
- Cintura de Kuiper, para lá de Plutão; KBO (Objectos da Cintura de Kuiper);
- Nuvem de Oort, a principal fonte de cometas. 


Detecção

Antes da era espacial, não passavam de picadas de alfinete vistos ao telescópio. Mesmo hoje, os telescópios mais modernos, incluindo o Hubble apenas conseguem detectar pequenos pormenores da superfície dos asteróides maiores.
As primeiras imagens de "corpos menores" surgiram, em 1971, quando a sonda Mariner 9, a caminho de Marte, fotografou os dois satélites desse planeta, Phobos e Deimos.



O primeiro verdadeiro asteróide a ser fotografado foi o Gaspra, em 1991, pela sonda Galileo.


A primeira sonda especificamente dedicada ao estudo dos asteróides foi a NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvouz) Shoemaker, que, entre Abril e Outubro de 2000, estabeleceu a cartografia completa da superfície de Eros para aí aterrar a 12.Fevereiro.2001.


Composição

Classicamente eram agrupados em 3 tipos:
- C (carbonáceos): muito escuros e comuns na parte exterior da Cintura Principal; constituem a maioria (cerca de 76%); têm um espectro semelhante aos meteoritos condrites carbonáceos, cuja composição química é aproximadamente a mesma do Sol e da nébula solar primitiva, mas onde faltam Hidrogénio, Hélio e outros elementos voláteis; o maior asteroide deste tipo é Hígia, um dos candidatos a planeta anão;
- S (silicosos): moderadamente brilhantes e comuns na parte interior da Cintura; tipo rochoso, formados de silicatos de ferro e magnésio misturados com ferro e níquel; são cerca de 13%; 
- M (metálicos): formados de Ferro e Níquel, o seu espectro não apresenta estruturas especiais; são muito brilhantes com uma cor avermelhada devida certamente a minerais de Ferro (cerca de 10%).

Com a descoberta de uma variedade cada vez maior, houve necessidade de reorganizar e subdividir os três grupos principais. Em 1984, D.J. Tholen propôs uma taxonomia mais alargada, com 24 sub-tipos, baseando-se nos espectros e no albedo (reflexão da luz) de 978 asteróides.

Montes de cascalho (Rubble pile)
Muitos destes asteróides têm uma denisdade baixa, o que supõe que grande parte é "vazia", tornando-os uma espécie de "montes de cascalho". Trata-se não de um bloco sólido monolítico, mas de um conjunto de numerosos fragmentos de rochas que se aglutinam sem grande consistência sob efeito de uma força gravitacional débil.

Cada asteróide tem 2 km de diâmetro e é formado por 5 mil partículas de 100 m cada.
 A colisão dá-se a uma velocidade de 2,6 m/s, uma velocidade típica
das colisões entre objectos rochosos, na altura da formação dos planetas.

Simulação do choque de um corpo de 16 m à velocidade de 5 m/s num dos lobos.
Enquanto a destruição é quase total no do lado direito,
o da esquerda não sofre praticamente nada.


Estranha Colisão


O telescópio Hubble detectou recentemente um obejcto, denominado P/2010 A2, que não apresenta semelhanças com nenhum outro visto anteriormente. O objecto parece ter a cauda de um cometa, mas uma observação mais atenta mostra um núcleo afastado 140 m do centro da cauda, coisa rara. Como orbita entre Marte e Júpiter, uma primeira explicação aponta-o como restos de uma recente colisão entre dois pequenos asteróides. Assim sendo, a colisão terá ocorrido a 15 000 km/h. A pressão do vento solar terá espalhado as detritos pelo trajecto da cauda.


ASTERÓIDES BINÁRIOS

Além dos asteróides "simples" há ainda os binários e os triplos.

O primeiro binário a ser descoberto foi o Ida e a sua lua Dactil, pela sonda Galileu que o foi fotografando enquanto se aproximava.


O asteróide IDA, que foi descoberto, a 29.Setembro.1884, por J. Palisa, tem as seguintes características:

Dimensões: 53,6 km x 24 km  x 15,6 km;
Distância média do Sol: 430 milhões de km (3,85 UA), variando entre 2,7 e 3 UA;
Período de translação: 4 anos e 300 dias; 
Período de rotação: 4 h e 40 m;
Temperatura: -73 ºC.

Um dos grandes feitos da sonda Galileu foi ter descoberto que Ida tinha um satélite, DACTYL, que se tornou o primeiro satélite natural de um asteróide a ser descoberto. 
É mínúsculo, com 1,6 km x 1,4 km x 1,2 km, orbitando a cerca de 90 km de Ida. A presença de uma dúzia de crateras com mais de 80 m indicam que sofreu inúmeras colisões com pequenos detritos do Sistema Solar. A sua cratera maior, que se vê na linha divisória entre a parte iluminada e a escura (terminator), tem 300 m.

Os seus nome foram, como era costume, retirados da mitologia grega. Dactil cuidava de Zeus no monte Ida ou, segundo outros, seria filha de Zeus e de Ida, a ninfa que cuidara de Zeus.

Os astroides binários são de dois tipos:

- Tamanhos semelhantes
Então chamam-se "companheiros binários" ou "asteróides duplos".  O melhor exemplo é o ANTIOPE.


O asteróide consiste em dois "rubble piles" atrelados em órbita, como dois bailarinos abraçados um ao outro. Pensa-se que seja o remanescente de um grande asteróide, que terá sido destruído por uma colisão com outro asteróide há 2,5 milhões de anos.

2º - Tamanhos muito diferentes
É o caso mais habitual. O mais pequeno é o satélite, a que se chama "luazinha" (moonlet)
Até Outubro de 2009, tinham sido descobertos cerca de 190 asteróides com satélites. O primeiro foi o já referido Ida.

Mas outros se seguiram como KALLIOPE. Foi descoberto, em 16.Novembro.1852, por J. R. Hind que lhe deu o nome de Calíope, uma das nove musas gregas, dedicada à eloquência e aos poemas épicos.


Camões pediu a Calíope inspiração para contar a história de Portugal pela boca de Vasco da Gama:

Agora tu, Calíope, me ensina
O que contou ao Rei, o ilustre Gama;
Inspira imortal canto e voz divina
Neste peito mortal, que tanto te ama.
Camões, Os Lusíadas, III, 1.
.

Características
Dimensão: 243 km de comprimento e 190 de diâmetro;
Distância média ao Sol: 435 milhões de km (2,9 UA); entre 2,6 e 3,2 UA;
Período de translação: 5 anos;
Período de rotação: 4 h e 10 m;
Temperatura média: -112 ºC, com um máximo de -32 ºC. 


Tem um satélite natural, chamado Linus, bastante grande, com 30 a 40 km de diâmetro, o que o torna semelhante a um asteróide. Orbita a 1 065 km de Kalliope. Foi descoberto a 29.Agosto.2001.
A 7.Novembro.2006, foram determinadas com maior rigor as dimensões tanto do asteróide ((209 ± 40) km × (136 ± 26) km) como da sua lua Linus ((33 ± 3) km) usando pela primeira vez o método de trânsito (ou ocultação) de uma estrela pelo asteroide e pelo seu satélite.

Este método consiste em medir as variações de brilho de um corpo celeste provocadas por um outro que se interpõe entre o primeiro e nós. É um dos métodos indirectos utilizados para detectar exoplanetas.

Esquema do trânsito de exoplaneta em frente de uma estrela (em cima).
Curva de luz recebida na Terra (em baixo). Crédito: João Gregório.

CoRoT-Exo-1b  foi o primeiro planeta extra-solar a ser detectado, 
em Maio de 2007, pela missão COROT.
Apesar de ser 50% maior que Júpiter, tem a mesma massa.
Fica a 1 560 anos-luz da Terra.


ASTERÓIDES BINÁRIOS DE CONTACTO

Surgem quando dois asteróides gravitam um em volta do outro até se tocarem, formando um único corpo que pode tomar variadas formas estranhas. Deixo três exemplos.

HEKTOR

Descoberto, por A. Kopff, em 1907, tem as seguintes características:

Dimensões: 370 km x 195 km x 195 km;
Distância média ao Sol: 780 milhões de Km (5,2 UA);
Período de translação: 12 anos;
Período de rotação: 7 h;
Temperatura: -151 ºC.


Tem um satélite, ainda sem nome, com 15 km de diâmetro, a orbitar a 1 000 Km, descoberto a 17.Julho.2006

Mitologia
Não resisto a referir este grande herói de Tróia, de quem a esposa Andrómaca dizia:

"Heitor, tu para mim és pai e excelsa mãe; és irmão
e és para mim o vigoroso companheiro do meu leito"
Homero Ilíada VI,429-430

Este amor foi plasmado na escultura de G. de Chirico, que fez parte do movimento Pintura Metafísica, considerado um precursor do Surrealismo.


Queria ainda voltar a Homero na cena da despedida de Heitor para a guerra, depois de ter sido muito instado pela mulher a ficar:

A ela respondeu em seguida o alto Heitor do elmo fascinante:
"Todas essas coisas, mulher, me preocupam; mas muito eu me
envergonharia dos Troianos e das Troianas de longos vestidos,
se tal como um cobarde me mantivesse longe da guerra.
Nem meu coração tal consentia, pois aprendi a ser sempre
corajoso e a combater entre os dianteiros dos Troianos,
esforçando-me pelo grande renome de meu pai e pelo meu.
Pois isto eu bem sei no espírito e no coração:
virá o dia em que será destruída a sacra Ílion,
assim como Príamo e o povo de Príamo da lança de ferixo.
Mas não é tanto o sofrimento futuro dos Troianos que me importa,
nem da própria Hécuba, nem do rei Príamo,
nem dos meus irmãos, que muitos e valentes tombarão
na poeira devido à violência de homens inimigos -
muito mais me importa o teu sofrimento, quando em lágrimas
fores levada por um dos Aqueus vestidos de bronze,
privada da liberdade que vives no dia a dia:
em Argos tecerás ao tear, às ordens de outra mulher;
ou então, contrariada, levarás água da Messeida ou da Hipereia,
pois uma grande necessidade se terá abatido sobre ti.
E alguém assim falará, ao ver as tuas lágrimas:
'Esta é a mulher de Heitor, que dos Troianos domadores de cavalos
era o melhor guerreiro, quando se combatia em torno de Ílion' .
Assim falará alguém. E a ti sobrevirá outra vez uma dor renovada,
pela falta que te fará um marido como eu para afastar a escravatura.
Mas que a terra amontoada sobre o meu cadáver me esconda
antes que oiça os teus gritos quando te afastarem para o cativeiro".
Homero Ilíada VI, 440-465



KLEOPATRA

Foi descoberto, a 10.Abril.1880, por J. Palisa, que quis a recordar a bela rainha do Egipto antigo. Foi recentemente mapeado por um radar terrestre.

Características
Dimensões: 217 km x 94 km x 82 km;
Distância média ao Sol: 420 milhões de km (2,8 UA);
Período de translação: 4 anos e 244,5 dias;
Período de rotação: 5 h 25 m.


O facto de reflectir as ondas rádio leva os astrónomos a pensar que pode ser formado maioritariamente de Níquel e Ferro. A sua forma tão pouco habitual e a sua composição aponta para que tenha sido originado na região central de uma brutal colisão entre grandes asteróides há milhares de milhões de anos.
Em Setembro de 2008, a equipa de F. Marchis anunciou a descoberta de duas luas que ainda não têm nome: uma, mais afastada, com 5 km de diâmetro e a outra com 3 km.


Foi descoberto, a 9.Agosto.1989, por Eleanor F. Helin (Caltech), que lhe deu o nome de uma ninfa da mitologia grega.

Características
Dimensões: 1,8 km de comprimento e 800 m de diâmetro;
Distância média ao Sol: 110 milhões de Km (0,75 UA); entre o,48 e 1,07 UA;
Período de translação: 1,1 anos;
Período de rotação: 4 h.


Tem a forma de amendoim, com  os dois lobos ligados por uma cintura de 100 a 150 m de profundidade. Os dois lobos eram provavelmente objectos separados que se foram atraindo mutuamente e de modo suave dada a sua fraca gravidade.

Importância destas pequenas luas
A descoberta das luas dos asteróides permite a determinação das suas órbitas e a estimativa das massas, densidades e outras propriedades físicas que não seria possível obter doutro modo.

Formação
Há várias teorias
- nos NEAs (asteróides próximos da Terra), as luas, que orbitam a distâncias de três a sete diâmetros do asteróide e têm um diâmetro duas ou mais vezes menor, devem ter-se separado por fragmentação devida ao “efeito de maré” gravitacional depois de um encontro com um planeta telúrico;
- nos astróides maiores da Cintura Principal, as luas, que são muito mais pequenas e orbitam a cinco diâmetros do asteróide, terão resultado da fragmentação do corpo “pai” na sequência de um impacto ou de uma fissão devida a impacto oblíquo;
- nos asteróides transneptunianos (Cintura de Kuiper), as luas são geralmente do mesmo tamanho do asteróide e com grande excentricidade e devem ter-se formado no início do Sistema Solar por captura mútua ou interacção gravitacional de vários corpos.

Uma recente explicação para a sua grande ocorrência nas proximidades da Terra aponta para um efeito térmico devido ao Sol, que ao aumentar significativamente a velocidade de rotação do asteróide (efeito de YORP), provoca uma deslocação de matéria dos pólos para o equador e a sua ejecção para o espaço. A matéria ejectada vai-se agregando até se tornar um satélite do asteróide.

Algumas crateras na Terra podem ter resultado do impacto de asteróides binários, como a de Clearwater Lakes no Canadá.


ASTERÓIDES TRIPLOS

SYLVIA
Foi o primeiro a ser descoberto, a 16.Maio.1866, por N. R. Pogson, que inicialmente lhe deu o nome de Sílvia em homenagem à mulher de C. Flammarion, mas no anúncio oficial indicou o nome de Reia Sílvia, a mãe de Rómulo e Remo, fundadores de Roma.

Características
Dimensões: 384 km x 262 km x 232 km;
Distância média ao Sol: 525 milhões de km (3,5 UA);
Período de translação: 6,5 anos;
Período de rotação: 5 h 18 m;
Temperatura: -122 ºC.

No centro desta montagem está o asteróide, com forma de batata,
com os seus dois satélites: Rómulo mais exterior e Remo o mais próximo.
mas = milisegundo de arco

Luas

Rómulo foi o primeiro a ser descoberto, a 18.Fevereiro.2001, por M.E. Brown e J.-L. Margot. Tem 18 km de diâmetro e orbita à distância de 1360 km, demorando 3 d e 16 h.


Remo foi descoberto, a 9.Agosto.2004, por F. Marchis (Berkeley) e a equipa de P. Descamps (Paris). Tem 7 km de diâmetro e orbita à distância de 706 km, demorando 33 h.

Imagem de telescópio. Crédito de Franck Marchis/UC Berkeley e VLT

É muito provável que Sílivia e as suas luas sejam acreções da colisão de um asteróide. Se assim for, é bem possível que se venham a encontrar outras luas semelhantes.

© European Southern Observatory


EUGENIA

Foi descoberto, em 1857, por H. Goldschmidt, que lhe chamou Eugénia, em homenagem à mulher de Napoleão III, Eugénia di Montijo, sendo possivelmente o primeiro asteróide a ter o nome de uma pessoa  real e não de um personagem de ficção.

Foi também o primeiro asteróide a ser fotografado a partir da Terra, utilizando uma nova tecnologia chamada "óptica adptativa", que melhora substancialmente a qualidade das imagens
Esta técnica permite corrigir as perturbações ("aberrações") introduzidas na luz pela atmosfera. Quando a luz atravessa a atmosfera, a sua frente de onda deforma-se e a imagem apresenta "aberrações". É por isso, por exemplo, que vemos as estrelas a cintilar.


Características do asteróide Eugenia

Dimensões: 214 km de diâmetro médio (232 km x 193 km x 161 km);
Distância média ao Sol: 400 milhões de Km (2,7 UA);
Período de translação: 4,5 anos;
Período de rotação: 5 h e 40 m;
Temperatura média: -102 ºC, com um máximo de -22 ºC.

É um asteróide muito escuro e com uma composição carbonácea. Dada a sua baixa densidade, deve tratar-se de um "monte de cascalho". Tem uma rotação retrógrada.

Luas

A primeira lua foi descoberta, em Novembro de 1998, e baptizada de Petit-Prince, o filho da imperatriz Eugénia. Tem 13 km de diâmetro, orbita a 1190 km , demorando cinco dias a completar uma órbita. Porque está muito próximo do asteróide (5 vezes o seu diâmetro) e porque é 285 vezes menos brilhantede só foi posível detectá-lo por "óptica adptativa".
Pode ver-se uma animação do asteróide e desta sua lua, clicando aqui.


A segunda lua, muito mais pequena (talvez com 6 km de diâmetro), foi descoberta em Fevereiro de 2004. Não tem ainda nome oficial, sendo conhecida por S/2004 (45) 1.



VALOR ECONÓMICO dos Asteróides

Antes dilatava-se a fé e o império, agora já começa a pensar-se em dilatar a ciência e o comércio.
Muitos minerais podem ser retirados de um asteróide ou de um cometa. Além disso, podem também fornecer água e oxigénio para sustentar os “mineiros” bem como hidrogénio e oxigénio para combustível dos foguetões. A isto se dedica o programa ISRU (in-situ resource utilization, “utilização de recursos no local”). Trata-se de um processo complexo, mas... haja vontade!!!
Um asteróide metálico relativamente pequeno (1,5 km de diâmetro) contém mais de 20 milhões de milhões de dólares em minerais essenciais para a indústria. Em 2004, a produção mundial de Ferro extraído de minerais excedeu mil milhões de toneladas. Um asteróide de tipo M, com apenas 1 km de diâmetro, pode conter mais do dobro em Ferro e Níquel.
Por exemplo, pensa-se que o asteróide Psyche contenha 1,7×10^19 kg (17 000 000 000 000 000 000 kg) de Níquel e Ferro, o que, ao ritmo de produção terrestre em 2004, daria para muitos milhões de anos. Além disso, este asteróide contém ainda uma pequena porção de metais preciosos.

PSICHE (Psique)

Características
Dimensões: 240 km x 185 km x 145 km;
Massa: 2,19 x 10^19 kg (0, 000 003 a da Terra) ;
Distância média ao Sol: 735 milhões km (4,9 UA); entre 2,5 e 3,3, UA;
Período de translação: 5 anos;
Períoddo de rotação: 4 h e 10 m:
Temperaura média: -113 ºC.


Observações de Radar indicam que é praticamente composto de Ferro e Níquel.
Parece um caso genuíno de um núcleo metálico de um corpo "pai" muito maior e diferenciado. O que é confirmado pelo facto de, contrariamente aos asteróides M (metálicos), não apresentar, na sua superfície, sinais da presença de água ou de minerais produtores de água.

PATROCLUS

Em 2006, foi anunciado que o asteróide binário Patroclus e muitos outros asteróides da órbita de Júpiter (troianos) são provavelmente cometas extintos e serão maioritariamente formados de água gelada, o que os torna uma fonte inesgotável desse precioso líquido.

Características:
Dimensões: 122 km x 112 km;
Distância média ao Sol: 780 milhões de km (5,2 UA); entre 4,5 e 5,95 UA;
Período de translação: 12 anos;
Período de rotação: 4 d e 8 h;
Temperatura: -163 ºC.

Foi descoberto, em 17.Outubro.1906, por A. Kopff, que quis recordar o grande amigo de Aquiles. A razão do nome é bem simples: ao primeiro asteróide troiano a ser descoberto foi dado o nome de Aquiles; ao segundo, era natural que se desse o nome do seu amigo.
Em 2001, descobriu-se que se tratava de um sistema binário, tendo os dois asteróides forma e tamanho semelhantes.
Em Fevereiro de 2006, a equipa de F. Marchis, utilizando a "óptica adaptativa", calculou que os dois corpos orbitavam circularmente em torno do seu centro de massa em 4,28 dias, à distância de 680 km. Destes dados conclui-se que o maior tinha 122 km de diâmetro (manteve o nome Patroclus) e que o mais pequeno112 km. Curiosamente foi a este que chamaram Menoetius, o pai de Patroclus, e não ao maior (!?).


A sua baixa densidade (0.8 g/cm³), menor que a da água e 1/3 da das rochas sugere que este sistema binário tem uma composição muito mais semelhante a um cometa do que a um asteróide. O que levou a suspeitar que muitos dos asteroides troianos são de facto pequenos planetesimais capturados nos pontos de Lagrange (pontos onde as acções gravitacionais se anulam) do sistema Júpiter-Sol, durante a migração dos planetas gigantes, quando da formação do Sistema Solar (ver post de 3.Abril.2010 ).

Justificação
Os metais como valor económico e tecnológico, que hoje extraímos das minas na Terra, tiveram origem na chuva de asteroides que chocou com a Terra depois da crusta ter solidificado. No entanto, tanto a Terra como os asteróidese se formaram dos mesmos materiais. Simplesmente, a força de gravidade, que na Terra é muito grande, "empurrou"-os para o núcleo, durante a fase de arrefecimento, diferenciando-a em camadas e "limpando" a superfície desses metais mais pesados (densos) sobretudo os siderófilos (os que contêm Ferro), enquanto os asteróides não sofreram qualquer diferenciação nem os metais foram arrastados para o seu interior, porque a sua força de gravidade é demasiado débil (milionésimos da da Terra).

sexta-feira, 14 de maio de 2010

Asteróides: uma Odisseia actual


Antes de falar dos Asteróides, que são um dos constituintes do Sistema Solar apesar de serem “corpos menores”, gostaria de relatar uma das mais extraordinárias aventuras espaciais humanas.

Os conhecimentos sobre os Asteróides dependiam grandemente dos dados fornecidos pelos meteoritos. Mas havia sempre a questão, nada fácil, de saber exactamente a que asteróide pertencia determinado meteorito. Por isso, o melhor era aterrar uma sonda espacial num asteróide, tirar fotografias, utilizar os mais variados instrumentos fotográficos e espectroscópicos, recolher amostras e regressar com elas.
É neste contexto que ISAS (Instituto do Espaço e Ciência Astronáutica) da JAXA (Agência de Exploração Aeroespacial do Japão) projectaram a missão Muses-C, mais tarde chamada Hayabusa, cujos objectivos eram:
- recolher material do asteróide e trazê-lo de volta;
- fazer uma análise exaustiva do asteróide: forma, rotação, topografia, cor, composição, densidade, propriedades fotométricas e polarimétricas, estrutura interior e história;
- testar novas tecnologias, nomeadamente os motores iónicos.
A missão seria realizada pela sonda Hayabusa.



A sonda Hayabusa, "falcão" em japonês, é uma “caixa” com 1,5 m de lado e 1,05 m de altura, que pesa 530 kg, incluindo 50 kg de combustível químico e 65 kg de gás Xénon.

Está equipada com câmaras para fotografias, com uma resolução de 30 m na fase de mapeamento e de 1 a 2 cm quando estiver “aterrada", para estudos de polarimetria no Visível e para navegação óptica próxima do asteróide e com um instrumento de alinhamento e cálculo de distância por laser (LIDAR) e espectrómetros nas bandas do Infra-Vermelho próximo e do RX.
Tem dois painéis solares, um de cada lado, com 12m2 e uma antena parabólica de “alto ganho” com 1,5 m de diâmetro montada na parte superior de uma espécie de giroscópio (gimbal) de dois eixos.
As comunicações são asseguradas por antenas de "baixo ganho", nas bandas X e S, e uma antena parabólica de "alto ganho", na banda X.
Como a comunicação da Terra com o asteróide demora cerca de 17 minutos e vice-versa, dispunha ainda de um sofisticado sistema de navegação autónomo capaz de fazê-la aproximar-se e afastar-se da superfície do asteróide e de "decidir" o que fazer conforme as circunstâncias, sem a intervenção humana. Trata-se, portanto, de um diálogo em que os intervenientes demoram 34 minutos a receber a resposta a uma pergunta. Não se esqueça este pormaior para perceber a grande façanha que foi esta odisseia.
É alimentado por células solares de Arseneto de Gálio (GaAs)  e pilhas de Hidreto de Níquel metálico (Ni-MH) recarregáveis com um tempo de vida de 15 h.
Um “funil”, coluna cilíndrica, estender-se-á da parte inferior depois do lançamento e serve para aspirar a poeira e pequenos fragmentos de rochas do asteróide.
Levava quatro motores iónicos de Xénon destinados a serem utilizados, especialmente, na viagem de regresso.
Um motor iónico (ion thruster) ioniza (transforma átomos em iões e electrões) o gás Xénon. Este plasma ionizado é depois acelerado por campos eléctricos de alta voltagem, originando um contínuo, embora fraco, impulso. O seu modo de impulsão é semelhante ao funcionamento de um  motor de reacção dos aviões a jacto.


Para as operações de maneuvering (qualquer movimento planeado na trajectória da sonda), conta com um sistema de propulsão de Tetróxido de Azoto (N2O4) e Hidrazina (N2H4). Durante as “fases de cruzeiro” é propulsionada por dois motores iónicos.

Leva uma cápsula de reentrada, separada e almofadada, com 45 cm de diâmetro e 25 de altura pesando 20 kg, junto ao “funil” de recolha das amostras. A cápsula tem um “nariz” convexo coberto com 3 cm de um camada protectora do calor para proteger as amostras do enorme calor produzido pela enorme velocidade de reentrada, cerca de 13 km/s.
Transporta ainda um robô, o Minerva, que será colocado na superfície do asteróide para recolher o máximo de dados.
O Robô MINERVA, acrónimo de Micro/Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid, pesa 591 g e tem apenas 10 cm de altura. Leva vários instrumentos de análise e dispõe de três câmaras a cores.


As duas inferiores permitem construir uma imagem estéreo da superfície, com capacidade para registar os objectos situados entre 10 a 50 cm do ponto de pouso, com uma resolução até 1 mm. A terceira, mais acima, servia para fotografar as zonas mais distantes; esta câmara continuaria a operar mesmo quando o robô andasse a saltitar pela superfície do asteróide.
Dispunha ainda seis sensores para medir a temperatura da superfície, o que permitiria saber se esta era formada de poeiras ou de rochas.

DIÁRIO DE BORDO

O perfil da missão teve de sofrer muitas alterações antes e depois do lançamento.

A equipa escolheu o asteróide Nereus porque, apesar da sua pequena dimensão (300 m), era o mais acessível a partir da Terra. O lançamento seria em Julho de 2002.

Em Julho.2000, houve problemas com o foguetão japonês M-5, que devia lançar a sonda, obrigando a um adiamento. Nesse tempo, Nereus afastou-se impedindo a sua utilização como alvo; o mesmo sucedeu com a segunda alternativa, o asteróide 1989ML. Foi então que a escolha recaiu sobre o Itokawa.

O asteróide Itokawa tem as segintes características:
Dimensões: 535 m x 294 m x 209 m;
Período de translação: 1,5 anos;
Período de revolução: 12  h;
Temperatura: -67 ºC;
Distância média ao Sol: 200 milhões de km (1,3 UA), variando entre 0,95 (periélio) e 1,7 UA (afélio).

Foi recentemente observado por IRC (Câmara de Infravermelho) do AKARI, o primeiro satélite japonês dedicado à Astronomia no Infravermelho. A imagem seguinte é uma sobreposição de três, tiradas entre as 11:23 e as 11:35 (UT) de 26.Julho.2007.


Trata-se de um asteróide muito pequeno em forma de batata:


Gráficos feitos a partir de observações de radar do Goldstone e do Arecibo.

Tem uma órbita bastante excêntrica.


Na nuvem dos asteróides, destaca-se a órbita de Itokawa sobre as órbitas dos planetas telúricos.
Estas posições correspondem a 1.Set.2005.

Em Novembro.2000, houve mais um percalço: a  NASA, por razões financeiras, desistiu do veículo todo-o-terreno MUSES-CN que se tinha comprometido construir para ser levado na sonda Hayabusa. Deveria medir a textura, composição e morfologia do solo com uma precisão inferior a 1 cm, por meio de uma câmara multi-espectral, no Infravermelho próximo e no RX e de um espectrómetro de partículas alfa. Pesaria cerca de 1 kg e deveria ser capaz de rolar, subir e saltar sobre a superfície utilizando a energia solar.
Foi mais um conributo para o atraso, pois obrigou os japoneses a construirem o Minerva.

Em Dezembro.2002, a partida da sonda Itokawa teve de ser adiada para Maio.2003, porque, ao fazer-se o último "check-out", se verificou que uma peça do sistema de controlo não tinha a qualidade exigida.

A 9.Maio.2003, procedeu-se ao lançamento da sonda Hayabusa pelo foguetão M-5, às 04:29:25 UT (13:29 locais), no centro de lançamentos Kagoshima. Depois de lançada, aproveitou o impulso gravitacional da Terra, um método análogo ao milenar “efeito de funda”: a sonda orbita em volta da Terra para acelerar e partir para longes terras.

Alguns meses depois, uma forte tempestade solar danificou os painéis solares da sonda, reduzindo a eficiência eléctrica dos motores iónicos, o que adiou a data de chegada ao asteróide de Junho para Setembro de 2005. Como a sonda deveria partir do asteróide até Novembro desse ano, este acidente encurtou o tempo de estadia no asteróide, nomeadamente reduzindo de três para duas as aterragens que a sonda aí devia executar.

O quadro seguinte ilustra as principais operações, e respectivos tempos, ocorridas durante a viagem de ida.

A 31.Março.2004, os motores íónicos (ion thruster) foram parados para utilizar o "balanço" (swing-by) da Terra que colocaria a sonda a caminho do asteróide. Recorde-se o "efeito de funda" que referi atrás.

A 12.Maio.2004, foi feita a última manobra antes do swing-by.

A 19.Maio.2004, aconteceu o swing-by, a uma altitude de 3 725 km, às 6:23 UT.
A 27.Maio.2004, os motores iónicos foram ligados novamente.

A 18.Fev.2005, sonda está a 1,7 UA da Terra, o ponto da órbita do asteróide mais afastado do Sol (afélio).

A 31.Julho.2005, falhou o pequeno motor de orientação do eixo do X.
A sonda, como todas as cápsulas espaciais, dispõe de três pequenos motores de orientação segundo os três eixos, X, Y e Z, para, por meio de pequenos impulsos, rectificar qualquer desvio.

A 14.Agosto.2005, a sonda enviou a primeira fotografia do Itokawa, apenas ainda como um ponto brilhante, que vai crescendo conforme se aproxima.

A 28.Agosto.2005, a impulsão foi mudada dos motores iónicos para os motores de combustão "normal" (bi-propulsor), para fazer a entrada na órbita em torno do asteróide.
A 4.Setembro.2005, as fotografias confirmam a forma alongada do asteróide.

A 11.Setembro.2005, já se distinguem pequenas elevações.  

À esquerda o "monte" mais elevado (50 m);
à direita uma rocha fragmentada.

A 12.Setembro.2005, a sonda chega a 20 km do asteróide, à 1:17 UT, e os cientistas anunciaram que ela tinha "chegado". Foi esta, portanto, a data oficial da chegada ao Itokawa, depois de ter percorrido 2 mil milhões de km.
A sonda não ficou a orbitar em torno do asteróide, mas permaneceu numa órbita heliocêntrica.

A 4.Outubro.2005, a sonda foi deslocada, com sucesso, para o seu "acampamento de base", a 7 km da superfície. Foram tiradas muitas fotografias.
Entretanto, foi anunciado que, na véspera, o motor de orientação do eixo do Y deixara de funcionar, restando apenas o do eixo do Z. O controlo do posicionamento far-se-á com este motor do eixo do Z e com dois motores químicos.
A sua primeira tarefa foi fotografar e analisar o asteróide – morfologia, rotação, topografia, cor, composição e densidade – e procurar um local apropriado para “aterrar”.

A 3.Novembro.2005, a sonda estacionou a 3 km e iniciou uma aterragem de ensaio, para proceder ao lançamento do robô Minerva e de um “marcador de alvo”, uma pequena esfera metálica que servia para identificar o local onde a sonda devia “aterrar”. Este marcador contém 880 000 assinaturas que foram recolhidas pela Sociedade Planetária do Japão e ficarão para sempre no asteróide.
A 4.Novembro.2005, à 1:50 UT, a descida teve de ser cancelada, aos 700 m, devido à detecção de um “sinal anómalo” relativo ao sistema GO/NOGO, um sistema que permite decidir se o processo deve prosseguir (go) ou não (no go). Este sinal pode estar relacionado com a dificuldade do sistema de navegação óptico conseguir focalizar bem o asteróide, talvez por causa da sua forma complexa e diminuta.

A 7.Novembro.2005, subiu de novo para o "acampamento base", a 7 km.

9.Novembro.2005, fez uma nova descida até aos 70 m para testar o sistema de navegação e o altímetro a laser. Voltou a subir para a posição "de base", descendo, depois, para os 500 m para libertar um dos "marcadores". 


A análise das fotografias revelou que o ponto B (Deserto Woomera) era demasiado rochoso para fazer a aterragem, pelo que foi seleccionado o ponto A (Muses Sea).


A 12.Novembro.2005, foi tentada uma nova aproximação, descendo, à velocidade de 3 cm/s, de 1,4 km de altitude para os 55 m.. O robô Minerva foi libertado, às 6:34 UT (15:34h do Japão), quando as comunicações caíram.
Ao serem retomadas, verificou-se que, àquela hora, a sonda não estava na altitude prevista para o lançamento do Minerva (55 m), pelo que esta se perdeu no espaço. A sonda terá atingindo os 55 m cedo demais e iniciara uma subida automática (recorde-se que devido ao facto de as comunicações demorarem 17 minutos para cada lado, a sonda dispunha de um sistema autónomo para subir e descer conforme as circunstâncias), de tal modo que o Minerva foi lançado de uma altura de cerca de 200 m, adquirindo uma velocidade maior do que a prevista. Isso não seria problema se a gravidade do Itokawa não fosse apenas um centésimo milésimo da Terra; mas, sendo tão débil, não teve "força" suficiente para puxar o robô para a sua superfície e este acabou por se perder no espaço.

A 19.Novembro.2005, às 12:00 UT, a sonda iniciou nova descida, partindo da altitude de 1 km. Às 19:33, a aproximação final passou a ser comandada da Terra, descendo de 450 m, a 12 cm/s. Às 20:30, foi lançado o "marcador", 40 m acima do asteróide, e a sonda passou a descer a 3 cm/s. Depois, aos 17 m, reduziu a velocidade para zero e entrou em queda livre, momento em que se perderam as comunicações.
Quando estas foram restabelecidas, a sonda estava a 100 km do asteróide. Então foi posta em “modo de segurança” (safe mode: situação em que só ficam ligados os sistemas mínimos) para decidir o que fazer. Uma possível explicação é que os sensores da sonda detectaram um aquecimento na sua estrutura e por isso o seu sistema automático de navegação atirou-a para longe do asteróide. Contudo, segundo as informações de telemetria, obtidas depois de restabelecido o contacto, a sonda tocou a superfície, no Muses Sea, às 20:40, a uma velocidade de 10cm/s, que a fez saltitar, tornando a tocar o solo às 21:10 e acabando, finalmente, por aterrar às 21:30, a 30 m do "marcador". Às 21:50, foi comandada para fazer uma subida de emergência.
Assim, a sonda permaneceu na superfície meia hora mas não recolheu qualquer amostra. Pela primeira vez, uma sonda aterrou e pela primeira vez uma sonda descolou, sob controlo humano, de um corpo do Sistema Solar, exceptuando a Lua.

Tentativa de Aterragem (Crédito: ISAS/JAXA)
O ponto branco, junto da sombra da sonda, é o marcador.

No dia 24.Novembro.2005, às 10 h da noite no Japão, a sonda, situada a 1 km, iniciou a sua lenta descida em direcção ao asteróide. Às 6:52, do dia seguinte, a sonda reconheceu o marcador anteriormente lançado. Um minuto depois, estava a 35 m e descia a uma velocidade de 4,5 cm/s. Às 7:07, foram disparadas as duas bolas de chumbo para levantar a poeira, com um intervalo de 0,2 s. Às 7:35 aterrou segunda vez no asteróide.


As amostras, se foram recolhidas, terão uma massa da ordem de 1 g. Espera-se que, mesmo que as esferas não tenham sido disparadas, um pequeno número de partículas possa ter sido recolhida durante a aterragem dada a gravidade extremamente baixa do asteróide.

A 27.Novembro.2005, a sonda sofreu uma interrupção no fornecimento de energia quando tentava uma correcção de posicionamento, provavelmente devido à perda de combustível.

A 30.Novembro.2005, as comunicações foram de novo restabelecidas, mas mantinha-se o problema com o sistema de controlo. Os controladores tentavam a todo o custo uma solução que permitisse aproveitar a "janela" de tempo que estava a fechar-se para poder fazer regressar a sonda. Se a sonda não partisse do asteróide até meados de Dezembro, só poderia fazê-lo em 2007, quando surgisse uma nova “janela”, o momento em que a distância entre a Terra e o asteróide é a ideal para a viagem de regresso.

A 2.Dezembro.2005, foi tentada uma nova correcção de posicionamento mas o motor não forneceu energia suficiente.

 A 3.Dezembro.2005, o motor de reacção do eixo do Z estava desalinhado 20 a 30º da direcção do Sol e com tendência para aumentar.

A 4.Dezembro.2005, como medida de emergência, foi injectado mais Xénon para os motores iónicos corrigirem a rotação (spin), operação que correu com sucesso. Agora o controle do posicionamento passou a ser comandado, usando o Xénon.

A 5.Dezembro.2005, o posicionamento estava suficientemente controlado para retomar as comunicações através da antena de ganho médio. Os dados agora recolhidos não clarificam se as esferas de chumbo atingiram a superfície.

A 6.Dezembro.2005, a sonda está já a 550 km do asteróide.

A 8.Dezembro.2005, observou-se uma repentina mudança de altitude, possivelmente devido a uma fuga de 6 a 10 cc de combustível: mais uma perda! E também deixou de haver contacto, porque o "binário" (torques) causado pela falha do motor alterou a orientação da antena.  Agora tornava-se necessário estabilizar a sonda, passando de um movimento de precessão para um de rotação, e alinhá-la com o Sol e a Terra segundo o ângulo específico adequado. Mas não havia contacto para poder realizar tais operações.

A 12.Dezembro.2005, devido à grande degradação dos vários sistemas, à dificuldades de manter contacto e de pôr em funcionamento adequado o motor iónico da sonda, a “janela” de partida fechou-se e a sua partida ficou impossibilitada. Assim, a sua chegada à Terra, prevista para 2007, só acontecerá em Junho de 2010.

A partir de 23.Janeiro.2006, foram restabelecidas gradualmente as comunicações com os vários sistemas.
 
A 6.Março.2006, as comunicações ficaram totalmente restabelecidas e verificou-se que a sonda estava na órbita do Itokawa, 13 000 km à sua frente, com uma velocidade relativa de 3 m/s.
 
Dos finais de Abril a meados de Maio de 2006, foram verificados os motores iónicos: B e D mantinham o rendimento normal; o teste do C foi adiado para Janeiro seguinte quando estivesse mais próxima do Sol, dado que a fonte de alta voltagem era muito sensível; mas a equipa pensava que estaria funcional; o A ficou de reserva. Também havia Xénon suficiente para a viagem.
Contudo, era iminente o perigo de alguns motores falharem, pelo menos um deles, que já trabalhara mais de 13 500 horas, sendo o limite previsível as 14 000 horas.

A 30.Janeiro.2007, a equipa informou que 7 das 11 baterias de Lítio estavam a trabalhar.
Passarão a ser utilizadas baterias solares para ligar os motores iónicos, que substituirão os motores químicos, e para manter o controlo do posicionamento. Os motores iónicos funcionarão até Novembro.2007, quando serão desligados e a sonda entrará em "modo de hibernação", continuando numa trajectória balística. A quantidade de Xénon é ainda suficente para tudo isso. 

25.Abril.2007, a Hayabusa começou a sua viagem de regresso.


A 28.Julho.2007, foi ligado também o terceiro motor iónico, o C. Como este só tinha funcionado 7 000 horas, o seu tempo de vida era muito superior ao dos outros dois, B e D.

A 29.Out.2007, foi dada por terminada a primeira fase da operação de controlo da trajectória e a sonda ficou com a rotação estabilizada.

A 16.Abril.2008, deixou de funcionar o motor de reacção do eixo do Z, o último dos três iniciais necessários para apontar a sonda. Esta "falha catastrófica" pode impedir a sonda de alcançar o nosso planeta e de libertar a cápsula para a atmosfera. Os cientistas estão agora a apontar os jactos iónicos de Xénon. Estes jactos foram originalmente desenhados para apenas mover a nave para a frente durante a  viagem.
Mais tarde, o motor C foi desactivado devido a problemas de alta tensão.

A 4.Fev.2009, foram ligados com sucesso os motores iónicos e iniciada a segunda fase de rectificação da trajectória para o seu regresso à Terra.

A 4.Nov.2009, o último motor iónico, o D, deixou de funcionar devido a um pico de tensão, deixando a sonda sem meios de propulsão. Perante esta situação, os engenheiros japoneses inventaram um plano para para poderem retomar a viagem, combinando partes dos dois motores parcialmente avariados: utilizaram o neutralizador do motor A e a fonte de iões do motor B para fornecer a energia suficiente (chamada delta-v, literalmente "mudança de velocidade") para a garantir a velocidade de 200 m/s indespensável para poder chegar à Terra.

A 5.Março.2010, a sonda está numa trajectória que passa pelo interior da órbita lunar. Os motores iónicos são suspensos para calcular a trajectória exacta, ou melhor, a adequada mudança de órbita (Trajectory Correction Maneuver 1: TCM-1) para uma correcta aproximação à superfície da Terra.
Para explicitar graficamente o que é isso do TCM (Trajectory Correction Maneuver) vou servir-me do lançamento de um objecto para Marte que precisa de quatro mudanças de órbita: TM-1, TCM-2, TCM-3 e TCM-4. 


A 27.Março.2010, foi desligado o último motor, após ter acelerado a sonda até 400 m/s no último ano: a Hayabusa está numa trajectória que passará a 20 000 km do centro da Terra, completando a operação de transferência da órbita do Itokawa para a Terra.

A 6.Abril.2010, completou-se a primeira etapa da mudança de órbita (TCM-0), que controla grosseiramente a trajectória de aproximação à superfície da Terra. Está planeada para acontecer 60 dias antes da reentrada na atmosfera.

A 4.Maio.2010, às 11:57 locais foi completada a TCM-1
As restantes irão acontecer: a 29.Maio, a TCM-2; a 6.Junho,a TCM-3 para mudar a trajectória da Terra para o local de aterragem, Woomera, na Austrália do Sul; TCM-4, a última manobra de precisão para a aterragem, a 10.Junho.

A 13.Junho.2010, a cápsula, onde vem o contentor com (esperamos!) as amostras recolhidas, separar-se-á da sonda, entre os 400 e os 300 mil km da Terra, às 11:00 UT e fará a sua reentrada na atmosfera, às 13:00 UT, numa trajectória balística. Enquanto a sonda se desintegrará na atmosfera, a cápsula, viajando a 12,2 km/s,  abrirá o seu pára-quedas e aterrará na zona de Woomera, no Sul da Austrália.


Mas ainda é preciso superar uma última dificuldade complicada. As cápsulas raramente entram na atmosfera com esta velocidade (geralmente caem três vezes mais devagar), sofrendo uma desaceleração de 25 G. Portanto, a cápsula deverá, antes de abrir o seu pára-quedas, originar uma bola de fogo quando atingir os 200 km de altitude, com um brilho várias vezes superior ao de Vénus.


Depois deste esforço todo, esperamos que ela não se desintegre com o calor, que os pára-quedas abram a tempo e … que dentro dos seu contentor venha alguma poeira e pedaços de rocha do Itokawa!!!


BALANÇO

Independentemente de trazer ou não as primeiras amostras extraterrestres, para lá das lunares, a sonda forneceu muitos elementos preciosos: 1 600 imagens, 120.000 dados espectrais no infravermelho, e 15.000 dados com o seu espectrómetro de RX, num total de 15 G de informações.

Volto a recordar as inúmeras dificuldades: o tamanho do Itokawa (530m x 270m x 210m), o seu movimento de rotação e a sua gravidade muito fraca; a sua órbita que passa a uma distância mínima da Terra de 290 milhões de km; os dois mil milhões de km que a sonda teve de percorrer.

PARABÉNS a tantos cientistas e técnicos que participaram nesta odisseia e também à sonda Hayabusa.


Falta acrescentar à festa o foguetão M-5, que começou a odisseia, e a sua família.



Esatamos perante uma maravilha, uma maravilha, uma maravilha da inteligência humana. Mas isto é "só" a maravilha da técnica e da ciência, ainda não é a do coração. Até porque, o caminho para a Lua é mais curto do que para o coração, dizia de Gaulle.
Portanto não basta termos o saber da técnica e da ciência; não bastam os cientistas sábios. Precisamos de pensadores, de quem se interrogue não só sobre os comos mas principalmente sobre os porquês. Precisamos de profetas, de utópicos, de filósofos, de sonhadores de futuros que apontem rumos éticos e ajudem a balizar, sem cortar a criatividade, os caminhos da ciência e da História.
Se assim não for, o Homem Novo fará "exactamente como faria o Homem Velho":

POEMA DO HOMEM NOVO
António Gedeão in Novos Poemas Póstumos

Niels Armstrong pôs os pés na Lua
e a Humanidade saudou nele
o Homem Novo.
No calendário da História sublinhou-se
com espesso traço o memorável feito.

Tudo nele era novo.
Vestia quinze fatos sobrepostos.
Primeiro, sobre a pele, cobrindo-o de alto a baixo,
um colante poroso de rede tricotada
para ventilação e temperatura próprias.
Logo após, outros fatos, e outros e mais outros,
catorze, no total,
de película de nylon
e borracha sintética.
Envolvendo o conjunto, do tronco até aos pés,
na cabeça e nos braços,
confusíssima trama de canais
para circulação dos fluidos necessários,
da água e do oxigénio.

A cobrir tudo, enfim, como um balão ao vento,
um envólucro soprado de tela de alumínio.
Capacete de rosca, de especial fibra de vidro,
auscultadores e microfones,
e, nas mãos penduradas, tentáculos programados,
luvas com luz nos dedos.

Numa cama de rede, pendurada
da parede do módulo,
na majestade augusta do silêncio,
dormia o Homem Novo a caminho da Lua.
Cá de longe, na Terra, num borborinho ansioso,
bocas de espanto e olhos de humidade,
todos se interpelavam e falavam,
do Homem Novo,
do Homem Novo,
do Homem Novo.

Sobre a Lua, Armstrong pôs finalmente os pés.
Caminhava hesitante e cauteloso,
pé aqui,
pé ali,
as pernas afastadas,
os braços insuflados como balões pneumáticos,
o tronco debruçado sobre o solo.

Lá vai ele.
Lá vai o Homem Novo
medindo e calculando cada passo,
puxando pelo corpo como bloco emperrado.

Mais um passo.
Mais outro.
Num sobre-humano esforço
levanta a mão sapuda e qualquer coisa nela.
Com redobrado alento avança mais um passo,
e a Humanidade inteira,
com o coração pequeno e ressequido,
viu, com os olhos que a terra há-de comer,
o Homem Novo espetar, no chão poeirento da Lua, a bandeira da sua Pátria,
exactamente como faria o Homem Velho.