É fácil imaginar a espaçonave mais rápida com os motores mais ferozes. A Parker Solar Probe é uma correção eficaz para esse instinto. A velocidade recorde de cerca de 430.000 milhas por hora não foi uma façanha, principalmente de impulso sustentado. Foi projeto de trajetória, sobrevoos de Vênus e gravidade.
A Sonda Solar da NASA foi lançada em agosto de 2018 em um Delta IV Heavy, um dos foguetes mais poderosos disponíveis na época, e com um estágio superior extra para ajudar a impulsioná-lo em direção ao Sol. Mas a parte difícil de chegar ao Sol não é apenas apontar uma nave espacial para o Sol e ligar um motor. A Terra já está girando em torno do Sol a cerca de 67.000 milhas por hora. Uma espaçonave lançada da Terra herda grande parte desse momento lateral. Para cair muito perto do Sol, ele deve carregar impulso orbital suficiente para que o Sol o puxe para uma trajetória mais estreita.
Foi aí que Vénus entrou. Durante cerca de sete anos, a Parker Solar Probe utilizou repetidamente a gravidade de Vénus para remodelar a sua órbita em torno do Sol. Na versão cotidiana da assistência gravitacional, uma espaçonave rouba um pouco de energia orbital de um planeta e sai rapidamente. Parker usou a mesma física básica de uma forma mais contra-intuitiva. Os seus encontros com Vénus ajudaram a reduzir a energia orbital solar e o momento angular da sonda, estreitando a órbita e diminuindo a aproximação da sonda cada vez mais perto do Sol.
A página da missão da NASA afirma que Parker foi projetado para completar 24 órbitas ao longo de sete anos, eventualmente passando a cerca de 6,3 milhões de quilômetros do Sol. Em 24 de dezembro de 2024, a espaçonave fez a passagem que tornou aquele plano um recorde. A NASA informou que Parker chegou a apenas 3,8 milhões de milhas da superfície solar enquanto viajava a 430.000 milhas por hora, mais rápido do que qualquer objeto feito pelo homem havia viajado antes.
A palavra-chave é “em andamento”. Parker não estava sob a força de um foguete da mesma forma que o motor de um carro empurra um carro na estrada. A essa altura, ele havia caído em uma órbita altamente alongada através do poço gravitacional do Sol. Mais longe do Sol, ele se move mais lentamente. Perto da aproximação mais próxima, a energia potencial gravitacional torna-se energia cinética. Quanto mais perto chegava, mais rápido ia.
É por isso que o recorde de velocidade de Parker tem tanto a ver com a mecânica do céu quanto com hardware de engenharia. O foguete de lançamento forneceu à missão seu poder inicial de escape e injeção. Pequenas técnicas de correção de trajetória refinam o caminho. Mas a mudança em grande escala vem de sobrevoos cuidadosamente cronometrados pelo planeta, após os quais a própria gravidade do Sol acelera a sonda durante as suas passagens mais próximas.
Por que é tão difícil aproximar-se do sol?
Para missões a Marte ou aos planetas exteriores, uma nave espacial normalmente precisa adquirir energia heliocêntrica. Para a Parker Solar Probe, o problema foi na direção oposta. A espaçonave teve que cair para dentro o suficiente para herdar a velocidade orbital da Terra. Na mecânica orbital, ir para dentro pode ser energeticamente mais difícil do que muitas pessoas esperam, porque o ponto de partida não é uma Terra estacionária. É um planeta que já orbita o Sol em alta velocidade.
O lançamento direto para dentro exigiria uma grande quantidade de propelente, muito mais do que uma espaçonave prática poderia transportar. Em vez disso, os projetistas da missão usaram Vênus como uma ferramenta gravitacional em movimento. Cada passagem próxima curvava o caminho de Parker em direção ao referencial do sol. O efeito não foi apenas um desvio elegante. Isso mudou a forma da órbita para que a próxima passagem solar ficasse mais próxima que a anterior.
À medida que a órbita de Parker se estreita, os seus encontros solares tornam-se mais extremos. Seu escudo térmico tinha que manter seus instrumentos na sombra enquanto o lado voltado para o sol suportava um calor intenso. A NASA disse que a espaçonave usa um escudo composto de carbono de 4,5 polegadas de espessura projetado para proteger os instrumentos da sonda durante passagens próximas. A órbita da missão também limita quanto tempo Parker passará no ambiente mais intenso. Ele mergulha, faz medições e varre novamente.
É por isso que a missão do ritmo funciona. Parker não estaciona perto do sol. Ele vive brevemente, fazendo encontros repetidos, enviando dados de volta após as partes mais exigentes de cada órbita. Durante a aproximação mais próxima em 24 de dezembro de 2024, os operadores da missão ficaram fora de contato com a espaçonave. A NASA informou que um sinal sonoro recebido em 26 de dezembro confirmou que Parker estava saudável e funcionando normalmente após a passagem.
Mais rápido porque caiu mais fundo
A maneira mais confusa de contar a história de Parker é tratar 430.000 milhas por hora como se fossem resultado de uma grande queimadura no motor. A melhor imagem é um patinador descendo a rampa mais íngreme possível, a rampa não tem gravidade e levou anos para ser coreografada.
Em uma órbita elíptica, uma espaçonave acelera à medida que se aproxima do corpo em órbita e desacelera à medida que recua. A órbita de Parker tornou esse efeito extremo. O caminho em forma de Vênus da espaçonave permitiu que ela chegasse muito mais perto do Sol do que as missões anteriores. No periélio, o ponto mais próximo, a atração do Sol o acelera até atingir sua velocidade recorde.
Aqui está uma advertência útil. A velocidade da espaçonave depende do referencial. O famoso número de Parker é a sua velocidade em relação ao Sol, geralmente descrita como a velocidade heliocêntrica. A velocidade de uma espaçonave em relação à Terra, Vênus ou outro corpo em movimento será um número diferente. Mas num enquadramento centrado no Sol, relevante para a órbita solar de Parker, a passagem de 24 de Dezembro tornou-o no objecto mais rápido feito pelo homem na história.
O registro também se enquadra em um objetivo científico mais amplo. A Parker Solar Probe foi desenvolvida para estudar a coroa, a atmosfera externa do Sol e o vento solar que flui para fora através do Sistema Solar. Passagens próximas permitem amostrar regiões que as espaçonaves anteriores só podiam observar de longe. A NASA diz que os dados ajudam os cientistas a estudar como o material da coroa aquece, como o vento solar começa e como as partículas energéticas são aceleradas.
Essas questões são importantes além da física solar. O vento solar e as explosões solares podem perturbar o ambiente magnético da Terra, afetar satélites, pôr em perigo os astronautas e perturbar as comunicações. Uma espaçonave que pode medir repetidamente o ambiente próximo ao Sol oferece aos pesquisadores uma maneira melhor de conectar o que acontece perto da superfície solar com o clima espacial que mais tarde atinge a Terra.
O caminho mais lento para o recorde de velocidade
O caminho de Parker também mostra por que “rápido” pode envolver paciência. A espaçonave foi lançada em 2018, mas sua velocidade mais alta conhecida só ocorreu no final de 2024. Ela passou esse tempo fazendo órbita após órbita, estabelecendo gradualmente passagens solares mais próximas para enfrentar Vênus. O processo parecia menos um sprint do que uma longa sequência de ajustes cronometrados com precisão.
Quando Parker atingiu seu recorde de aproximação, a missão fez algo que nenhum motor poderia razoavelmente ter feito. Utilizou um planeta vizinho para inclinar a sua órbita solar para dentro e depois usou a gravidade do Sol para converter essa inclinação para dentro em movimento. A espaçonave foi rápida porque caiu quase perfeitamente.
Essa é uma leitura tranquila dentro do número de 430.000 milhas por hora. Nos voos espaciais, o movimento mais forte nem sempre é o mais difícil. Às vezes é preciso chegar ao lugar certo, no ângulo certo, depois de anos de planejamento cuidadoso e deixar a gravidade fazer o resto.
