A última dança de Cluster
O que faz com que o nosso planeta seja habitável?
Para além da presença de água líquida na sua superfície, de uma atmosfera protetora ou da estabilidade que a Lua nos proporciona, existe um herói que passa muitas vezes despercebido: a magnetosfera. Este escudo poderoso e invisível protege-nos do constante bombardeamento de partículas carregadas provenientes do Sol e do espaço profundo. Sem ela, a vida na Terra seria... Bem... bastante complicada.
No entanto, para estudar eficazmente a magnetosfera é necessário aventurar-se mais além da nossa atmosfera. É aqui que entra em cena uma missão espacial única: Cluster.
Dança no espaço
A Agência Espacial Europeia (ESA) concebeu uma missão sem precedentes: quatro satélites idênticos colocados nos vértices de um tetraedro, cuja aresta poderia variar entre poucos e os dez mil quilómetros. Esta configuração permitiria estudar fenómenos da magnetosfera a diversas escalas, abrangendo desde correntes elétricas, gradientes de plasma e a divergência do tensor de pressão de eletrões, até estruturas tridimensionais como limites, ondas de choque e vórtices magnéticos.
A imagem de uma coreografia precisa em torno do nosso planeta teve algo a ver com os nomes escolhidos para os satélites: Rumba, Tango, Salsa e Samba.
A análise de missão determinou que a órbita de Cluster fosse polar e muito excêntrica, com um apogeu de 4 rádios terrestres e um perigeu de 20, e fixa inercialmente ao Sol, permitindo que, nos dois anos de duração prevista, a missão pudesse estudar a magnetosfera completa duas vezes.
Uma estreia infeliz
Em junho de 1996, os quatro dançarinos ocupavam a baía de carga do novo foguete Ariane 5 no seu voo inaugural. Pude ser testemunha a partir de um lugar privilegiado: a sala de controlo do telescópio infravermelho ISO na Estação de Seguimento de Satélites de Villafranca del Castillo (VILSPA) em Villanueva de la Cañada, a cerca de 30 km de Madrid, hoje convertida no Centro Europeu de Astronomia Espacial (ESAC).
Pois bem, o foguete explodiu pouco depois da descolagem.
A investigação revelou que o responsável foi uma falha de software, o «bug» mais caro da história até à data. Parece que foi reutilizado o software do sistema inercial pertencente ao Ariane 4, a geração de lançadores anterior, cujas velocidades horizontais nos primeiros momentos do voo eram notavelmente inferiores, o que provocou o transbordamento de um inteiro de 16 bits que inclinou o foguete mais de 20 graus, o que fez com que se começasse a desintegrar devido às forças aerodinâmicas. No final, o sistema de terminação de voo destruiu o lançador e a sua preciosa carga.
Anos de trabalho de centenas de engenheiros, a continuidade dos controladores da ISO que se preparavam para operar o Cluster e o desejo científico dos investigadores, ficou tudo espalhado pelos pântanos próximos do espaçoporto da ESA na Guiana francesa.
O renascimento do corpo de dança
Mas o esperado retorno científico da missão Cluster era de tal magnitude que a ESA concordou em fazê-la ressurgir das cinzas: as peças de engenharia dos satélites anteriores foram integradas num novo e a indústria ficou encarregada de construir mais três.
Assim, no ano 2000, o Cluster foi lançado “pela segunda vez”, desta vez a bordo de dois foguetões russos Soyuz.
Incansáveis, os quatro dançarinos superaram os dois anos de vida de desenvolvimento e, graças à perícia das equipas de controlo para conservar o combustível e superar dificuldades como a degeneração das baterias (a última deixou de funcionar após nove anos no espaço), chegaram aos 24 anos de missão!
Em vez das duas órbitas previstas em redor da nossa estrela, o Cluster estudou a magnetosfera e a sua interação com ela durante dois ciclos solares completos, trabalhando em parceria com outras missões espaciais de agências como a ESA, a NASA, a JAXA e a CAS, produzindo um caudal científico de cerca de 3750 trabalhos científicos, incluindo algo mais de 30 na Nature ou na Science, e 122 teses de doutoramento.
O fim de uma era
Infelizmente, tudo tem um fim.
No dia 8 de setembro às 18:47 UTC, a ESA “salpicou de Salsa” a área desabitada do oceano Pacífico Sul onde se realizou a reentrada controlada do Salsa, o primeiro satélite Cluster a deixar de operar.
O notável é que, quando o Cluster foi lançado, não havia diretrizes de desorbitação, o que significa que os satélites não foram obviamente fabricados tendo em mente uma reentrada. Mas, mesmo assim, o fim do Salsa vai muito além das diretivas atuais que não exigem uma reentrada controlada. De facto, a do Salsa é a primeira de um satélite com orbita altamente elíptica.
Em janeiro foi feita a manobra necessária para que, meses depois, o Salsa passasse abaixo do limiar dos 80 km, altura em que o atrito faz com que comece a decair e acabe por se destruir e que isso ocorra sobre o ponto designado.
A precisão desta operação foi tal que foram enviados aviões para observar a reentrada a partir de baixo. Esse foi outro marco desta operação: a rara oportunidade de estudar a reentrada de quatro satélites idênticos em condições ligeiramente diferentes, o que dará lugar a valiosos resultados para o objetivo da ESA de construir satélites que produzam “lixo zero” no futuro.
Os outros três satélites deixaram de recolher dados, estando naquilo que se conhece como modo de manutenção: o Rumba reentrará em 2025, o Samba e o Tango irão fazê-lo em 2026.
Assim, a duradoura e extraordinária missão Cluster chega ao fim. No entanto, os dados recolhidos pelos quatro dançarinos darão lugar a ciência durante muitos, muitos anos, contribuindo para o conhecimento da defesa magnética da nossa casa.
Autor: Juan Carlos Gil