Voyager 1 e 2: o Grand Tour

Os anos 1970 foram um período de transição para a conquista do espaço pelos EUA. O programa Apollo estava chegando ao fim e a Nasa tentava imaginar que forma tomaria o voo espacial tripulado. As missões Mariner expandiram nosso conhecimento dos planetas interiores enviando sondas espaciais para voar além (e, em alguns casos, orbitar) de Marte, Vênus e Mercúrio. Houve planos experimentais de enviar uma missão Mariner para visitar alguns planetas do nosso sistema solar, mas usando propulsão química no foguete, tal viagem demoraria 15 anos ou mais.

Ao mesmo tempo, estavam sendo feitos progressos importantes na ciência das trajetórias orbitais assistidas pela gravidade. Embora a matemática e a física envolvidas fossem consideravelmente complicadas, a ideia básica era que uma espaçonave pode usar a gravidade do planeta vizinho para lhe dar um grande impulso na velocidade enquanto a espaçonave segue a órbita adequada. Quanto maior a massa do planeta, maior é a força gravitacional e maior o impulso. Isso significava que desde que uma sonda espacial alcançasse Júpiter (o planeta de maior massa em nosso sistema solar), ela poderia usar a gravidade de lá como um estilingue e seguir para explorar os planetas mais distantes.

Cortesia da NASA/JPL-Caltech
A Voyager 1 durante a montagem

Em 1965, um engenheiro chamado Gary Flandro percebeu que em meados dos anos 1970, os planetas exteriores estariam alinhados de maneira a possibilitar que uma espaçonave visitasse todos eles usando uma série de impulsos auxiliados pela gravidade. [fonte: Evans] Esse alinhamento especial não era apenas um evento que acontece uma vez na vida - ele não iria ocorrer novamente nos próximos 176 anos. Era uma coincidência surpreendente que a capacidade técnica de realizar tal missão tivesse sido desenvolvida alguns anos antes que os planetas se alinhassem para permiti-la.

Inicialmente, o ambicioso projeto conhecido como Grand Tour, teria enviado várias sondas para visitar todos os planetas exteriores. Entretanto, em 1972,  as projeções de orçamento para o projeto se aproximavam de 900 milhões de dólares e a Nasa estava planejando o desenvolvimento do ônibus espacial. [fonte: Evans] Com os imensos custos de desenvolvimento do ônibus aparecendo, o Grand Tour foi cancelado e substituído por uma missão de perfil mais modesto. Ela seria uma extensão do programa Mariner, conhecida como missão Mariner Júpiter-Saturno (MJS). Baseadas na plataforma da Mariner e melhoradas com o conhecimento adquirido, a partir do voo em baixa altitude da Pioneer 10 em Júpiter, as novas sondas finalmente receberam o nome de Voyager. O projeto foi finalizado em 1977. Os engenheiros otimistas da Nasa pensaram que poderiam ser capazes de usar trajetórias assistidas pela gravidade para alcançar Urano e Netuno se a missão inicial para visitar Júpiter e Saturno (e algumas de suas luas) fosse concluída com êxito. A idéia do Grand Tour tremulou de volta à vida.

O plano final da missão Voyager parecia com este: duas espaçonaves (Voyager 1 e Voyager 2) seriam lançadas com intervalo de algumas semanas. A Voyager 1 voaria além de Júpiter e várias de suas luas a uma distância relativamente próxima, escaneando e tirando fotos. A Voyager 2 também voaria além de Júpiter, porém a uma distância mais conservadora. Se tudo corresse bem, ambas as sondas seriam catapultadas pela gravidade de Júpiter em direção a Saturno. A Voyager 1 iria investigar Saturno, especificamente os anéis, bem como a Lua Titã. Nesse ponto, sua trajetória  a tiraria da eclíptica (o plano das órbitas dos planetas) do sistema solar, distante de todos os outros planetas e finalmente fora do próprio sistema solar.

Enquanto isso, a Voyager 2 visitaria Saturno e várias de sua luas. Se ainda estivesse funcionando bem quando isso fosse concluído, ela seria impulsionada pela gravidade do planeta para visitar Urano e Netuno antes de também deixar a eclíptica e sair do sistema solar. Isso era considerado uma tentativa com poucas possibilidades de sucesso, mas surpreendentemente tudo funcionou como planejado.

A seguir, que tipo de aparelhagem as Voyagers levam para o espaço?