Astronomia: Como se pilota uma espaçonave?

A sonda que deixou Plutão na poeira em julho segue viagem. Mas como saber onde está indo?

Concepção artística da New Horizons visitando o 2014 MU69, em janeiro de 2019. (Crédito: Nasa)
Concepção artística da New Horizons visitando o 2014 MU69, em janeiro de 2019. (Crédito: Nasa)

MANOBRAS ESPACIAIS
Na quarta passada, a espaçonave New Horizons realizou a terceira manobra para se colocar a caminho de um objeto jamais visitado no cinturão de Kuiper, além de Plutão. Mas pilotar uma sonda não é como andar de carro. No espaço, não tem Waze.

NA MÃO DE NEWTON
A maior diferença é que, na maioria dos casos, tudo que espaçonaves fazem é cair — ou seja, seguir o caminho que a gravidade traça caso nada mais ocorra para empurrá-las noutra direção. O foguete que põe a sonda no espaço dá um mega-empurrão e depois ela vai por inércia, curvando-se apenas em razão da gravidade dos corpos celestes.

CÁLCULOS PRECISOS
Então, no caso da New Horizons, o que o pessoal da Nasa fez? Empurrou a sonda para Júpiter. Ué, mas ela não ia para Plutão? Ia, mas naquele esquema, “caindo”. A nave foi apontada para Júpiter de forma a usar a gravidade do planeta como um estilingue, aí sim atirando-a no rumo de Plutão.

NO OCEANO CÓSMICO
Na prática, seu destino já estava traçado desde o lançamento. Mas como se certificar de que a nave está indo na direção certa? Para isso, as sondas usam as estrelas como referência — do mesmo modo que faziam os grandes navegantes do passado, ao singrar os oceanos.

NAS ONDAS DO RÁDIO
As estrelas fornecem a direção, mas não permitem estimar a velocidade, nem a posição. Para isso, os cientistas contam com as transmissões de rádio. Observando variações na frequência, podem determinar a velocidade da sonda com relação à Terra e, com isso, garantir que está no caminho.

Trajetória da New Horizons até o objeto do cinturão de Kuiper (Crédito: Nasa)
Trajetória da New Horizons até o objeto do cinturão de Kuiper (Crédito: Nasa)

E AS MANOBRAS?
Mas não começamos falando das operações que levarão a New Horizons a outro objeto? São só pequenos ajustes. A nave continuará na mesma direção, apenas se deslocando um cadinho mais para lá, de forma a se aproximar do objeto — escolhido justo por já estar no caminho dela.

A coluna “Astronomia” é publicada às segundas-feiras, na Folha Ilustrada.

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Comentários

  1. Salvador, boa tarde!!
    Acabei de ler que a Nasa convocou outra coletiva extraordiária de imprensa para amanha, para falar sobre novas descobertas em Marte!!!!
    O que você acha disso, o que sabe, qual a sua opinião??!!!

    1. Eu sei. E estou cansado de notícia de coletiva virar expectativa. São papers interessantes sobre a perda gradual de atmosfera em Marte, mas não é nada que vá causar grandes comoções. Bacana, mas nada que mereça esse estardalhaço que o pessoal faz.

  2. Salvador, sou assiduo leitor do seu blog, gostaria que voce fizesse um post relacionado a fusão nuclear, o quanto realmente falta para obtermos mais energia do que temos que adicionar ao reator e tambem com relação a propulsão espacial à fusão nuclear. Abraços.

    1. Aquele “roger” que vira e mexe tá por aqui veio diretamente dessa página tosca do Facebosta sobre a “teoria” da Terra Plana.

      Depois de ler alguns posts daquela página dá vontade de arrancar os olhos com uma colher.

      É de cair o cu da bunda.

    2. Analfabetismo científico da pior espécie. Desenterram teorias idiotas do passado e colocam um verniz de fé religiosa ignorante e fundamentalista para enganar gente mais ignorante que os analfabetos originais. Espalham isto tudo pela Internet como se as teorias do absurdo fossem grandes verdades, mas a única verdade é que quem faz isto está querendo enganar e criar uma geração de ignorantes manipuláveis. O MSTP é puro lixo humano sem a possibilidade de ser reciclado.

    3. Nossa… li o seu post, Edinaldo, e fiquei pasmo. É necessária muita má-fé ou ignorância para aceitar, hoje, que a Terra é plana. É verdade que nossos sentidos dizem que é, mas isso ocorre porque somos pequenos demais em relação ao planeta.

      Esses caras, depois de fazerem uma viagem de avião acabarão percebendo o erro (o horizonte é bem curvo).

      Quanto a esses jovens do ensino médio, que recebem uma lavagem cerebral a respeito dos “males do sistema”, se realmente acreditarem nessas coisas simplesmente não seguirão carreiras na área científica, procurarão a área de humanas, com certeza e carregarão esses preconceitos muitos anos, até que, talvez, acordem um dia (ou virem presidente da República…).

        1. Eles também acham que o homem nunca foi ao espaço, PASMEM os videos da Estação Espacial, são filmados debaixo dagua, e também em estudios com paines verdes, depois tudo é editado por computador.

  3. Salvador,
    Uma pergunta que parece meio besta.
    Todas estrelas estão situadas dentro de alguma Galáxia ou existem estrelas solitárias no Universo e que não pertença a Galáxia alguma?

    1. Existem estrelas solitárias, normalmente ejetadas das galáxias de origem por uma supernova ou um infortúnio gravitacional… rs

    2. Nossa, Salvador, esse Oswaldo é o mesmo que aqui vinha só com o intuito de menosprezar seus posts e os comentários dos outros? Ou é outro Oswaldo?

      Esse aí demonstra uma curiosidade legítima e suas perguntas são inteligentes (pergunta inteligente é toda pergunta pertinente ao assunto, qualquer que seja o grau de conhecimento do interessado – é perguntando que se aprende).

      1. Esse Oswaldo é outro. Mas o Oswaldo Gil de Souza é o mesmo, e também está muito mudado. (Se bem que já deu uma patada “padrão” hoje novamente.)

  4. Salvador,

    Fiquei curioso ao olhar a figura com a órbita dos planetas…. Dado que as órbitas de Plutão e Netuno se cruzam, existe a expectativa (nem que seja daqui há 1 milhão de anos) deles se chocarem?

    abs

  5. Excelente blogue, você é demais! A partir de quando as aulas passarão a ser práticas? Saudades. Viva a NASA.

      1. Cheirou meia suja, só pode.

        OU é troll, como vários “Eus” que passaram por aqui tentando se passar por mim.

        1. Mas esse aí conhece o e-mail do Oswaldo, que só eu vejo aqui por dentro da ferramenta de aprovação de comentários…

          1. Tem algo estranho mesmo… tenho notado que o oswaldo com “o” minúsculo é ácido e um tanto mal educado. Esse outro é meio pastel. Dupla personalidade??? Ou algum “amigo” que conhece o email e fica trollando o troll.

          2. É o próprio não TM, mas MR. Não consigo viver apartado de você, sem seus blogues, sou uma nau sem rumo.

        2. As vezes ao tirar as meias vai uma cheiradinha, mais em consideração aos que me cercam que tentar algum “barato”, pois a preferência são as destiladas.
          “Eu”, perdoe pelas vezes que o ofendi, mas sou eu mesmo, despojado do velho, em nova pessoa.

      2. Agradeço a atenção. Minha temperatura corporal está nos parâmetros. Compreendi que cristão não é um Cristo grande e que somos todos irmãos nesta única Terra habitada no Universo. Abraços.

      3. Não tem nada de errado, relembrando os comentários anteriores dele, apenas penso que está sendo sarcástico.

    1. A Nasa é chata feia e mentirosa. USA os trouxas, dizendo que foi à Lua, e esconde os indícios de civilizações alienígenas no lado oculto da Lua.

  6. Salvador, se não estou enganado, a sonda Voyager 1 é a primeira a sair do sistema solar, certo? Ela ainda emite sinais para a o nosso planeta e é possível saber onde ela está?

    1. Sim. Ela ainda emite sinais. Deve aguentar até mais ou menos 2025 antes de esgotar a energia da bateria de plutônio.

      1. Mas não dá pra ter acesso a nenhuma informação que ela envie? Ou ela está navegando no vazio e não teria nada a acrescentar?
        Desculpe a ignorância. Acho o tema cada dia mais fascinante, mas meus conhecimentos a respeito tendem a zero.

        1. Até dá. No caso das Voyagers, elas mandam informações sobre o ambiente de partículas daquela região do espaço. Mas só isso. Não há nenhum corpo por perto para fotografar. É só um imenso vazio…

      2. Ou seja, se as baterias de nossos celulares fosse de plutonio, capaz que dava pra carregar eles somente 1 vez por semana, igual os antigos siemens ? rs

        1. Não precisaria recarregar por décadas. Pena que você não viveria muito tempo para aproveitar a carga, com toda a radiação que o plutônio emite… 😛

  7. Como se pilota uma nave? Tenho essa curiosidade desde que vi Han Solo em sua milenium falcom.

  8. Salvador , hoje em dia quem faz os calculos são os supercomputadores? Que equações e formulas eles usam para fazer esses calculos?

    1. Não são precisos supercomputadores. Computadores bastam. E eles usam as equações newtonianas, nada mais (a relatividade é uma complicação desnecessária para navegação pelo Sistema Solar).

  9. Para que tem interesse como seria pilotar uma nave, existe um jogo de PC muito bom chamado Kerbal Space Program (que eu e o Eu™ já recomendamos ao Salvador e, tenho certeza que um dia ele fará um post sobre isso 😀 ).

    O jogo custa pouco, mas tem uma versão de demonstração. Para quem não quiser o jogo, procure por “KSP” no youtube, tem muitos vídeos muito bons sobre como seriam vôos tripulados ou não para outros planetas.

    1. Os jatos normalmente são alimentados com hidrazina, um combustível. Plutônio fornece apenas a eletricidade para os instrumentos.

  10. A história da estilingada gravitacional é bem interessante, se não me engano um russo trabalhando pra Nasa na década de 60 desenvolveu toda matemática, que envolve o problema dos três corpos de Newton, infelizmente no auge da guerra fria os EUA não reconhecerem a autoria dos trabalhos e o cara ficou (e morreu) no anonimato.

    Confere Salvador? Ou é mais um daqueles boatos da net?

    Foi um dos trunfos científicos do século XX, aprender a roubar energia cinética de objetos maiores viajando em sentido contrário!

    1. Robson, só conhecia o trabalho do Bepi Colombo para Mercúrio, mas uma pesquisa revelou mesmo que os russos (mas não na Nasa) propunham manobras parecidas em artigos pré-Sputnik!

      1. hehe fica vendo Salvador a história se repetir, chega la o objeto é um lindo mundo cheio de cores, montanhas e atmosfera kkkk

        1. Nem tanto, Ceres e a maioria das luas de Saturno não tem atmosfera ou pelo menos não tem uma que seja densa o suficiente. Montanhas e cores sempre haverão de ver em outros corpos celestes.

  11. Salvador,bela matéria.Você respondeu algumas perguntas que tinha em mente pra lhe fazer antes desse post.Sempre achei fantástico essas sondas irem direitinho como programado e tinha muitas dúvidas, principalmente sobre o controle ser feito aqui da Terra que é sensacional.Tem várias missões em Marte na ativa até hoje, mesmo depois de décadas do lançamento,certo ? Ou seja,o homem já colocou um “lixinho” considerável em Marte..rs Mas nem sempre tudo deu certo. Se não me engano,aconteceram muitos fracassos de sondas a Marte nas décadas de 60 e 70,principalmente por partes do soviéticos na época.

  12. Então ela vai indefinidamente rumo aos confins da galáxia, né. Tem como ela sair da nossa galáxia, considerando a gravidade da própria galáxia?! E com relação a comunicação dela por sinais de rádio, tem um limite em que não será mais possível detectar? Ela, digamos assim, vai morrer pra nós em algum momento ou vamos ter fotos vindas dela lá pelo ano de 2200 também?!

    1. A bateria de plutônio dela acabará antes disso. E ela não tem como escapar da galáxia.

  13. Excelente post, Salvador. Um assunto difícil tornado simples pelo uso adequado dos conceitos básicos, no espaço restrito disponível. É o empurrão que o leitor precisa para, curioso, buscar mais detalhes.

  14. Salvador, ao ser atirada para Jupiter como fez a nave para não cair nele e se afastar, para prosseguir na sua trajetória para Plutão? Teve que gastar combustível para enfrentar a gravidade de Jupiter e sair de sua influencia. Correto?

  15. Sempre tive esta curiosidade, mas nunca encontrei qualquer texto sobre o assunto. Mas ainda ficou uma duvida, como achar a posição da nave. A direcao e distância vc comentou. Obrigado.

    1. Se você tem a direção, a velocidade e o tempo de lançamento, pode calcular a posição. E, se preciso, checar pela posição relativa dos planetas.

  16. Desculpa minha ignorância Salvador, mas não entendi? Achei que naves como NH fosse guiadas por controle remoto, daqui da Terra. Mas, se entendi seu texto, parece que elas navegam apenas pelo empuxo da gravidade dos astros…mas então por que elas têm combustível? Por que nossas naves tripuladas não navegam assim também? Se elas estão soltas no espaço, orientadas apenas por estas forças naturais de atração e repulsa, como podem seguir um trajeto definido aqui por nós?

    1. Fernando, o combustível e os propulsores de bordo servem apenas para pequenos ajustes de curso. E o mesmo se dá com espaçonaves tripuladas: uma vez lançadas, elas não podem trocar significativamente de órbita. Para enviar uma sonda a qualquer lugar do Sistema Solar, você precisa calcular o empurrão inicial e os efeitos gravitacionais para ela ir onde você quer que vá.

      1. Boa tarde Salvador, então olhando por esse aspecto, de uma espaçonave após lançada não se ter muito o que mudar com relação sua trajetória, pode-se dizer que os Astronautas da Apollo 13, foram magníficos com o que fizeram para conseguir voltar para Terra dando a volta na lua ?

        1. É um ótimo exemplo. Eles pouco tinham a fazer, exceto uma pequena queima de combustível para ajustar o ângulo para reentrada. Note que o acidente ocorreu na ida, mas àquela altura não restava opção senão seguir o resto do caminho até a Lua e depois de volta à Terra numa trajetória de retorno livre.

          1. Salvador algo que não entendo no caso da Apollo 13, é que sempre ouço falar que a força de atração gravitacional da lua é irregular, então imaginava que um objeto que estivesse na situação da Apollo 13, fosse ou puxado em direção a lua ou nem fosse atraído e assim consegui-se fazer a manobra de estilingue…

          2. A atração da Lua não é irregular. A Lua é aproximadamente esférica, então sua atração é mais ou menos a mesma em todas as direções…

  17. A navegação estelar foi usada pelos vôos comerciais até o fim da década de 1950. Já existiam aviões quadrimotores e a comunicação só era possível, através de radio telegrafia (Código Morse) e a navegação pelas estrelas.

  18. E referente a pequenos imprevistos que possam surgir no caminho como Meteoros por exemplo? Apenas fazem os cálculos matemáticos e torcem para que nenhum que não tenha sido detectado não apareça no caminho?

  19. A navegação inercial é isto ai, se conta com a Lei da Inércia e a Gravidade para se conseguir chegar aos destinos no espaço. O ruim é que no caso em que for preciso desacelerar é preciso bastante combustível ou da ajuda gravitacional de algum corpo de grandes dimensões e de uma grande pontaria calculada anos antes em simulações complicadas e sujeitas a ocorrências inesperadas. O pior é que tem gente que acha que a nave precisa queimar combustível o tempo todo tal como se ela estivesse no ambiente cheio de atritos e forças inerciais da Terra. No espaço não há atrito ou ele é tão pequeno e restrito a regiões próximas aos corpos celestes que pode ser desprezado. Exemplo de atrito: a ejeção de cristais de gelo em Encelado certamente causaram um pequeno atrito que deve ter alterado quase nada a velocidade da sonda Cassini e este seria o maior atrito que a sonda encontraria em sua trajetória até a missão terminar.

  20. Ué , como não é controlado aqui da Terra se até consertos e manutenções remotas de equipamentos são feitos ?

    1. Os jipinhos em Marte são rigorosamente pilotados da Terra. E sondas no espaço são comandadas da Terra a fazer pequenos ajustes de curso. Também rolam atualizações remotas do firmware da sonda, assim como são enviados comandos para as observações científicas. Mas o trajeto básico é definido na saída e não pode ser significativamente mudado após o lançamento.

  21. Bom dia Salvador.
    Parabéns por mais um excelente texto.
    Uma dúvida: Utilizar o sol como estilingue não é uma opção porque toda a velocidade ganha seria devolvida quando a sonda começasse a se afastar correto? Ou poderia ser alternativa para a saída da sonda do plano do sistema solar??

    Grande abraço, fico na expectativa do próximo texto!

    1. Você pode usar o Sol como estilingue, mas aí você ganharia velocidade com relação ao centro da galáxia! E claro, pode usar a manobra para sair do plano dos planetas, como você sugeriu.

      1. Desculpe, eu não entendi!

        “mas aí você ganharia velocidade com relação ao centro da galáxia!”

        O impulso gravitacional não determina sempre um único vetor em relação ao corpo de grande massa?

        1. O Sol está girando em torno do centro da galáxia, então uma nave que tenha atingido velocidade de escape do Sistema Solar poderia usar o Sol como estilingue do mesmo jeito que usamos os planetas!

          1. Grato meu amigo!
            Mas vejamos se entendi.
            O impulso adquirido pelo efeito estilingue tem necessariamente que ser maior que a força gravitacional do astro considerado, portanto usando o Sol como base a velocidade de escape fatalmente projetará a nave para fora do sistema solar. No entanto, tomando Júpiter como base o impulso será maior que a força gravitacional dele (Júpiter), porém gerará velocidade necessariamente menor que a necessária para escapar do sistema solar, mantendo a nave presa em órbita do Sol.
            É isso?

          2. Afrânio, não é bem isso. É assim. Se você pensar que Júpiter está parado (ou seja, você adotar o referencial dele), a velocidade de chegada da sonda e a velocidade de saída vão ser iguais — com relação a Júpiter, a sonda não ganha velocidade. Contudo, Júpiter não está parado — está se movendo em sua órbita, com relação ao Sol. Então, com relação ao Sol, assim como Júpiter não está parado, a sonda também não sairá com a mesma velocidade de entrada e de saída.

  22. Valeu Salvador!! Há alguns dias atrás eu estava pensando como seria o processo usado para guiar espaçonaves.

    Você teria alguma sugestão de material na internet para podermos ler mais a respeito?

    1. No meu “Rumo ao Infinito” tem tudo. Guentaí que estou trabalhando numa versão atualizada.

  23. Salvador, não me parece tão simples assim, tem ainda o calculo das órbitas, dos deslocamentos em planos diferentes, isso tudo eles levam em consideração. Tudo com calculo futuro, muito complexo. Além de considerarem o velho “delay”, aquele carinha que atrasa tudo nas radiotransmissões.

    1. Eu não digo uqe as contas sejam simples. Muito pelo contrário, são complicadíssimas. E sem chance para grandes correções após o lançamento!

    2. Os calculos são complicadissimos. Imagine que tem que considerar as interações das forças gravitacionais dos planetas no caminho, levando em conta que, a todo momento, esses e todos os outros objetos estão em posições diferentes no espaço (todos estão em orbita em torno do sol). Deve dar umas equações diferenciais bem complicadas,,,

  24. Salvador, bom dia.
    Estes ajustes são feitos por micro-foguetes de posição lateral ao eixo do voo. É um video-game onde os manejos de correção são jatos de propulsão executados com lapso de tempo considerável.

    1. Ah, mas como se situa em relação aos planetas? Pela mesma sensação que você tem ao fechar os olhos. Gravidade. As pequenas interações gravitacionais dão uma resultante que é captada pelo ancestral giroscópio (mais moderninho, rs..) captando a orbita pela força centrífuga naquele momento, dando direção do bloco da nave em relação ao espaço, enviando eletronicamente aos comandos dos retrofoguetes as correções necessárias.

  25. Então o destino dela é ir em direção do desconhecido e além,kkkk
    Ou a NASA vai fazer ela se chocar com alguma coisa?

    1. Ao infinito e além, como diria Lightyear (mas ainda presa à gravidade da galáxia)! 🙂

      1. Opa, se está presa a gravidade da galaxia, então um dia ela volta.
        Deve demorar um pouquinho, mas volta!

        1. Quer dizer que agora, quando for entrevistar alguém pra um cargo, tenho que perguntar se ele acha que a terra é plana ou redonda?? kkkk
          Estamos ferrados!

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