O Programa Pioneer

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As naves Pioneer foram a primeira tentativa americana de enviar satélites à Lua. Posteriormente, naves Pioneer foram lançadas a outros planetas, inclusive Júpiter e Saturno, abandonando depois o Sistema Solar e imergindo no espaço profundo.

As naves Pioneer 0, 1 e 2 foram projetadas para entrar na órbita da Lua e fotografar a sua superfície. Embora nenhuma destas três sondas tenha de fato cumprido a sua missão, uma delas (Pioneer 1) conseguiu retornar algumas informações úteis.

A primeira tentativa de lançamento de uma nave rumo à Lua, em 17 de agosto de 1958, a Pioneer 0, também chamada de Pioneer 1a, foi destruída pela explosão do primeiro estágio do foguete após 77 segundos de vôo.

O primeiro lançamento bem sucedido da série ocorreu em 11 de outubro de 1958, com a Pioneer 1, alguns dias após as primeiras tentativas de lançamento da série Luna por parte dos russos (23 de setembro de 1958). O objetivo da Pioneer 1 era estudar o espaço nas vizinhanças da Terra e da Lua (radiações, raios cósmicos, campo magnético e micrometeoritos), além de fotografar a superfície da Lua. A nave era estabilizada através de um mecanismo que lhe imprimia uma rotação em torno de seu eixo (1,8 rotações por segundo).

Um erro de programação no último estágio do foguete lançador da Pioneer 1 impediu que a nave atingisse a velocidade de escape da gravidade terrestre, fazendo com que a mesma permanecesse na óbita terrestre ao invés de ir à Lua. Por 2 dias a Pioneer 1 enviou dados sobre os cinturões de radioatividade de Van Allen. A Pioneer 1 foi o primeiro lançamento da NASA, recém criada (1 de outubro de 1958).

A Pioneer 2, lançada em 8 de novembro de 1958, também não alcançou a velocidade de escape da gravidade, e reentrou na atmosfera 7 horas após o lançamento, sem ter transmitido dados importantes. Além de equipamentos semelhantes aos da Pioneer 1, ela era dotada de retrofoguetes, para inserção na órbita lunar.

Novo fracasso com o lançamento da Pioneer 3, em 6 de dezembro de 1958, que errou a Lua e caiu de volta à Terra no dia seguinte, devido a problemas no primeiro estágio do foguete. Tanto a Pioneer 3 quanto a Pioneer 4 eram satélites mais simples, contando apenas com 2 contadores Geiger-Mueller e um rádio transmissor. A energia elétrica era fornecida por baterias, da mesma forma que acontecia com as naves anteriores da série.

A Pioneer 4, lançada em 3 de março de 1959, foi o primeiro satélite americano a escapar da gravidade terrestre. Passou a 60.000 km da Lua, semanas após a Luna 1 russa também ter errado a Lua (por 5.000 km), e não transmitiu nenhuma informação relevante.

Houve a seguir alguns lançamentos mal sucedidos, e em 11 de março de 1960 foi lançada a Pioneer 5, que era uma nave estabilizada por rotação e já contava com painéis solares, utilizada para investigar o espaço interplanetário entre as órbitas da Terra e de Vênus. A nave mediu o campo magnético, partículas solares e os íons do espaço interplanetário. A Pioneer 5 funcionou por mais de 3 meses, transmitindo por mais de 36 milhões de km (recorde na época).

Foram lançadas a seguir 4 naves Pioneer, com características idênticas, dotadas de células solares e estabilizadas por rotação (60 RPM), nas datas e nas distâncias relativas ao Sol (em Unidades Astronômicas - a distância da Terra ao Sol) conforme a tabela abaixo:

As naves Pioneer 6, 7, 8 e 9 foram criadas para fazer as primeiras medições do vento solar, campo magnético solar e raios cósmicos. Projetadas para medir fenômenos magnéticos de larga escala no espaço interplanetário, as informações fornecidas por estas naves foram utilizadas para a melhor compreensão dos processos estelares, bem como a estrutura e fluxo do vento solar. Estas naves também puderam analisar as tormentas solares, prevendo o impacto das mesmas nas comunicações da Terra.

Uma quinta nave, a Pioneer E, foi perdida por falha no lançamento, em 27 de agosto de 1969. A Pioneer 9 parou de funcionar em 1983; as Pioneer 6, 7 e 8 estavam em atividade até 1996, tendo todas funcionado por mais de 30 anos.

As naves Pioneer 6 a 9 demonstraram a praticidade da estabilização por rotação, que simplifica tremendamente os controles de orientação do satélite. As medições feitas pelas naves Pioneer 6 a 9 contribuíram grandemente para aumentar o conhecimento do espaço interplanetário e dos efeitos da atividade solar sobre a Terra.

A próxima façanha do Programa Pioneer foi o lançamento das naves gêmeas Pioneer 10, em 2 de março de 1972, e Pioneer 11, em 5 de abril de 1973, com destino a Júpiter, Saturno e, a partir daí, para fora do Sistema Solar.

As naves Pioneer 10 e 11 têm quase 3 metros de comprimento, com um peso de 270 quilos. São estabilizadas por rotação (5 RPM). Possuem um bloco central, uma antena parabólica e um motor, além de braços com instrumentos científicos. A energia elétrica era fornecida por quatro geradores termoelétricos de radioisótopos. Por terem sido as primeiras naves a abandonarem o Sistema Solar e imergirem no espaço profundo,as Pioneer 10 e 11 carregam uma prosaica placa de ouro anodizado, para que os eventuais extra-terrestres que as encontrem pelas vagas imensidões do Universo possam reconhecer e localizar a civilização que as criou.

Carregavam instrumentos como magnetômetro, analisador de plasma, detector de partículas carregadas, telescópio de raios cósmicos, contador Geiger, detector de radiação, detector de meteoritos, fotômetro ultra-violeta, etc.

Em julho de 1973, quatro meses após seu lançamento, a Pioneer 10 alcançou o Cinturão de Asteróides, tendo sido a primeira nave a fazê-lo. Em dezembro de 1973 passou a 130.000 km do topo das núvens de Júpiter, onde obteve as primeiras fotos próximas do planeta, mediu os seus cinturões radioativos intensos, localizou o campo magnético e descobriu que Júpiter é um planeta predominantemente líquido.

A missão da Pioneer 10 encerrou em 31 de março de 1997, após a nave percorrer mais de 10 bilhões de km. Atualmente ela se dirige para a constelação do Touro, e deverá chegar a uma das suas estrelas dentro de uns 2 milhões de anos.

A Pioneer 11 passou pelo Cinturão de Asteróides em abril de 1974, e chegou a Júpiter em dezembro, tendo passado a 43.000 km do topo das suas núvens, o que permitiu à nave obter fotos excelentes da Grande Mancha Vermelha, fazer as primeiras observações das regiões polares e determinar a massa de Calisto, uma das luas de Júpiter.

Após Júpiter, a Pioneer 11 alcançou Saturno em setembro de 1979, e tirou as primeiras fotografias do planeta, além de ter descoberto dois novos satélites pequenos, um anel adicional, mediu o campo magnético e descobriu que Titan, uma lua gigantesca de Saturno, é muito frio para abrigar vida.

A missão da Pioneer 11 encerrou em 30 de setembro de 1995, quando as fontes de energia elétrica se esgotaram. Atualmente ela se dirige para a constelação da Águia, e deverá chegar a uma das suas estrelas dentro de uns 4 milhões de anos.

Encerrando o Programa Pioneer, foi lançada uma missão com destino a Vênus, envolvendo as naves Pioneer 12, chamada de Pioneer Venus Orbiter e 13, chamada de Pioneer Venus Multiprobe.

O lançamento da Pioneer 12 ocorreu em 20 de maio de 1978. O corpo principal da nave era um cilindro com 2,5 metros de diâmetro e 1,2 m de altura, com um peso de 550 quilos. No topo havia um recipiente, no qual eram alojados os equipamentos científicos e sistemas eletrônicos. Também havia uma antena parabólica de alto ganho, direcionada constantemente para a Terra. Estabilizada por rotação, a nave possuía um motor para propulsão e pequenos motores para correção de atitude e manobras em geral.

Em 4 de dezembro de 1978 a nave foi introduzida em uma órbita venusiana elíptica, com o apogeu de 150 km e o perigeu de 66.000 km. O período orbital era de 23 horas e 11 minutos.

Esta órbita extremamente excêntrica permitiu o mapeamento global das núvens [ fotos ], da atmosfera e da ionosfera de Vênus e da interação desta com o vento solar, bem como o mapeamento da superfície do planeta com radar [ mapa ]. A nave manteve a sua posição orbital durante 19 meses, enquanto durou seu combustível. No entanto, ela continuou em funcionamento até 1992, quando caiu na atmosfera venusiana, onde foi consumida como um meteorito após 14 anos de serviços.

Durante a missão da Pioneer 12 também foram feitas observações sistemáticas de diversos cometas com um espectrômetro ultravioleta:

Foi descoberto que o cometa Halley, na sua maior aproximação em relação ao Sol, perdia cerca de 40 toneladas de água por segundo, devido à evaporação.

A companheira da Pioneer 12 foi a Pioneer 13 (Pioneer Venus Multiprobe), lançada em 8 de agosto de 1978. Era constituída por uma nave principal, semelhante à Pioneer 12, que carregava 4 módulos de descida - um grande, equipado para pouso suave, e 3 menores. O peso da Pioneer 13 era de 875 quilos, tinha 2,5 metros de diâmetro e 2,9 metros de altura, incluindo os módulos de descida.

Durante a viagem a Vênus, os 4 módulos de descida foram carregados dentro da Pioneer 13, anexadas por cinturões. O módulo maior estava centrado no eixo de rotação de estabilização da nave. Foi liberado no dia 16 de novembro de 1978, para um pouso próximo ao equador, no lado iluminado pelo Sol. Na hora da separação dos módulos pequenos, no dia 20 de novembro, a rotação foi aumentada para 45 RPM e os módulos foram separados da nave por explosivos, tendo sido ejetados tangencialmente, para permitir que pousassem em locais afastados entre si.

No dia 16 de novembro o módulo principal da Pioneer 13 foi programado para descer em Vênus.

Os módulos de descida tinham pouca disponibilidade de energia elétrica, de forma que foram programados para iniciar as suas medições cerca de 20 minutos antes do ingresso na atmosfera venusiana, a uma velocidade de 42.000 km/h. O tempo até o impacto foi planejado para cerca de 55 minutos.

Embora nenhum dos módulos tivesse sido construído para resistir ao impacto, um deles (o módulo pequeno que desceu no "dia" de Vênus) conseguiu transmitir 67 minutos após o impacto, até ser destruído pelas condições atmosféricas hostis do planeta. Os outros dois módulos pequenos (um pousou na "noite" de Vênus, o outro no norte) foram destruídos no impacto, o mesmo acontecendo com o módulo maior.

Os módulos de descida foram projetados para resistir a temperaturas de cerca de 480°C e pressões de até 100 atm, além das núvens com componentes altamente corrosivos, como ácido sulfúrico. Considerando ainda que os módulos entrariam na atmosfera venusiana a uma velocidade de 42.000 km/h, haveria um sobreaquecimento muito grande durante a descida.

O módulo maior pesava 315 quilos e tinha um diâmetro de 1,5 metros. Diferia dos módulos menores apenas pela existência de um pára-quedas, destinado a aumentar o seu tempo de descida. O componente principal de cada módulo era uma redoma pressurizada de titânio, selada para resistir desde o vácuo do espaço até as pressões descomunais da atmosfera venusiana. Havia ainda um cone [ diagrama ], que servia para desacelerar os módulos na sua descida e protegê-los contra o superaquecimento causado pelo atrito com a atmosfera. Havia um total de sete instrumentos científicos no módulo maior.

Quatro instrumentos científicos utilizavam nove janelas de observação (oito de safira e uma de diamente). Entre os instrumentos havia um espectrômetro de massa, um cromatógrafo de gás, etc.

Cada um dos três módulos pequenos (sem pára-quedas) pesava 90 quilos e media 80 cm de diâmetro, e eram estruturalmante semelhantes ao módulo maior.

Na concepção artística, podemos ver, da esquerda para a direita, uma nave Pioneer 6, 7, 8 e 9, uma nave Pioneer 10 e 11, a Pioneer 12 (Pioneer Venus Orbiter) e a Pioneer 13 (Pioneer Venus Multiprobe).

História da Conquista Espacial © Karl H. Benz