Rosetta e Philae

Descrição da imagem: Vista da superfície perturbada do Cometa Churyumov–Gerasimenko tirada pela câmera da Rosetta a partir de uma altitude de alguns quilômetros. Entende-se que nesta superfície caótica, o trem de pouso tinha que se desdobrar corretamente, o propulsor tinha que pressionar perfeitamente o Philae contra o solo e os arpões tinham que funcionar de forma síncrona para fixar o robô ao solo. Fonte da imagem: Agência Espacial Europeia - ESA.

O Robô Philae

Philae, o robô transportado pela sonda Rosetta, pousou no cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko em 12 de novembro de 2014. Liberado às 9h35, hora de Paris, a uma distância de 22,5 km do centro do cometa, o robô sem propulsão tocou a superfície arenosa do cometa 7 horas depois a uma velocidade de aproximadamente 1 m/s. O local onde Philae pousou chama-se Agilkia. Este é o primeiro pouso cometário jamais tentado pelo homem.

Para chegar à Terra, o sinal que confirmava este pouso histórico levou cerca de 40 minutos e chegou às 16h03 UTC. A confirmação foi retransmitida pelo orbitador Rosetta e captada simultaneamente pela estação terrestre da ESA em Malargüe, Argentina, e pela estação da NASA em Madrid, Espanha. Os primeiros dados dos instrumentos do módulo de pouso foram transmitidos ao Centro de Navegação da agência espacial em Toulouse, França.

Pousar em um cometa tão pequeno é uma verdadeira façanha, dada a gravidade extremamente baixa do objeto. O robô pousador Philae de 100 kg pesa apenas alguns gramas na superfície de "Tchouri". Durante dez anos, desde 2 de março de 2004, Rosetta e Philae viajaram juntos para alcançar seu destino. Desde 6 de agosto de 2014, Rosetta está orbitando o cometa, analisando sua superfície para escolher um local de pouso para Philae.

O Local de Pouso

O local de pouso está localizado na cabeça do objeto de dois lóbulos e foi escolhido de acordo com as imagens e dados coletados a distâncias de 30-100 km do cometa, apenas seis semanas após a chegada. No final de uma viagem muito longa de 6,4 bilhões de km, em 12 de novembro de 2014, Rosetta e Philae se separaram.

O objetivo principal da missão era alcançar o cometa periódico Churyumov–Gerasimenko (uma passagem a cada 6,59 anos) e, em seguida, pousar o robô pousador Philae de 100 kg em sua superfície. A sonda Rosetta da ESA passou muito tempo (a segunda metade do mês de outubro de 2014) em órbita ao redor do cometa, a menos de 10 km de sua superfície. Imagens magníficas e inéditas, tiradas pela câmera de navegação da Rosetta, chegaram até nós durante este período. Elas nos mostram este mundo perturbador e misterioso que aprisionou Philae para sempre.

O Cometa Rosetta

O cometa é extremamente escuro, muito mais escuro do que na imagem, mais preto do que o carvão, mas a câmera acentuou a luz e as sombras deste antigo vestígio do nosso sistema solar. Estas primeiras imagens revelaram um mundo coberto de rochas, penhascos, fossas e precipícios impressionantes.

Rosetta alcançará sua distância mais próxima do Sol em 13 de agosto de 2015, a cerca de 185 milhões de km entre as órbitas da Terra e de Marte. Rosetta seguirá o cometa e monitorará Philae durante todo o ano de 2015, afastando-se do Sol, e então Rosetta e Philae adormecerão no espaço gelado do sistema solar.

N.B.: A Pedra de Rosetta, descoberta em 1799, é uma estela gravada do antigo Egito na qual o mesmo texto é inscrito em três versões, o que permitiu a decifração dos hieróglifos no início do século XIX. No topo da pedra, o texto está em hieróglifos egípcios, no centro, o mesmo texto em escrita demótica e na parte inferior em grego antigo.
A Pedra de Rosetta mede 112,3 cm de altura, 75,7 cm de largura, 28,4 cm de espessura e pesa ≈760 kg.

N.B.: Philae era uma cidade antiga egípcia às margens do Nilo que abrigava um dos templos melhor conservados de Ísis. Desde a entrada em operação da Alta Barragem de Assuã em 1970, Philae é apenas uma rocha emergindo do lago. Todas as construções colocadas no solo granítico de Philae, pedra por pedra, foram transportadas para outro ilhéu de granito chamado Agilkia.

Qual é o Peso de Philae no Cometa Churyumov–Gerasimenko?

Philae, apesar da falha no sistema de ancoragem, permaneceu na superfície do cometa. O robô Philae pousou bem no cometa Churyumov–Gerasimenko no local previsto pelos cientistas, mas o arpão que deveria fixar Philae ao solo deu errado. Os arpões deveriam ser disparados por um sistema explosivo. Mas Philae, sob o impulso dos amortecedores, ricocheteou. Esta falha, que poderia ter ejetado o robô do cometa para sempre, não foi catastrófica; Philae pousou em um solo macio. De acordo com o astrofísico Francis Rocard, se o solo fosse duro, Philae teria sofrido um violento ricochete. De fato, o sistema afundou apenas 4 cm, enquanto a amplitude máxima do amortecedor é de 20 cm.

Em seguida, de acordo com Stephan Ulamec (gerente do módulo de pouso), Philae deu "um enorme salto" de aproximadamente um quilômetro. Devido à baixa gravidade, este salto ocorreu em câmera lenta e durou quase duas horas. Felizmente, o pouso terminou bem, mas Philae terminou em uma posição desconfortável na sombra e com uma perna no vazio, o que causará um problema para recarregar suas baterias.

Cálculo do Peso de Philae no Cometa

Para calcular o peso de Philae em Churyumov–Gerasimenko, ou seja, a força da gravidade no cometa, devem ser usados vários parâmetros: a constante gravitacional G, a aceleração da gravidade g, a massa do cometa M, a massa de Philae m e o raio do cometa R, ou melhor, R min e R max, pois não é um objeto esférico.

• G = 6,67384 10−11 N·m2·kg-2
• g = G (M/R2) em m/s2
• M = 1×1013 kg
• m = 100 kg
• R min e max = ≈0,65 km e ≈2,05 km (dimensões dos lóbulos do cometa) (4,1×3,2×1,3 km) + (2,5×2,5×2,0 km).

Resta apenas calcular a força gravitacional exercida pelo cometa sobre Philae, onde F=G ((Mm)/R2) newtons ou m·kg·s-2. A força gravitacional é de ≈0,01588 N no ponto mais distante do centro do cometa e 0,1579 N no ponto mais próximo. O peso de Philae é, portanto, de ≈1,5 g no ponto mais distante do centro do cometa e ≈15,7 g no ponto mais próximo. Os cientistas devem ser muito delicados ao pilotar os instrumentos de Philae. Um pequeno empurrão incontrolado seria suficiente para satelizar o robô e perdê-lo para sempre.

N.B.: Não se deve confundir massa e peso, embora na Terra massa e peso sejam frequentemente confundidos. O peso de um corpo é a força exercida pelo campo gravitacional ambiente. Portanto, varia de acordo com o local. A massa corresponde a uma quantidade de matéria (número de átomos); não muda de acordo com o local; é a mesma em todo o Universo. O peso é medido em newtons (N), a massa em quilogramas (kg). Massa e peso são grandezas diferentes, mas relacionadas entre si pela relação: peso = massa × g (g representa a aceleração ou intensidade da gravidade). A aceleração é, portanto, a variação de velocidade em metros por segundo a cada segundo ou metros por segundo ao quadrado (m/s2). Exemplo: se um carro passa de 0 a 100 km/h em 5 s, ele sofre uma aceleração de (100 km/h)/(5 s) = 20 (km/h)/s = 5,6 m/s2 ≈0,56 g.