Saturno
Embora menor do que Júpiter e com superfície aparentemente muito menos violenta, Saturno pode conter pistas vitais para entender a evolução de longo prazo de todos os planetas gigantes gasosos. O séquito de luas de Saturno inclui 30 pequenos satélites gelados e uma lua do tamanho de um planeta. Os pesquisadores também querem descobrir como se formaram os anéis de Saturno e como o intenso campo magnético do planeta afeta suas luas geladas e a atmosfera superior de Titã. Saturno está quase duas vezes mais afastado do Sol do que Júpiter – 1,4 bilhão de km contra 780 milhões de km – e sempre pareceu mais misterioso. Tem menos cinturões visíveis e há menos zonas de turbulência de ventos que na atmosfera que Júpiter. A magnetosfera do primeiro é muito mais calma, o que produz um ruído em faixa de rádio facilmente detectado na Terra.
A primeira nave espacial a visitar Saturno, a Pioneer 11, era uma sonda relativamente simples que sobrevoou Júpiter em 1974 e passou correndo por Saturno em 1979. Os instrumentos da Pioneer 11 detectaram um anel de Saturno (o anel F) até então desconhecido, mediram remotamente as propriedades da atmosfera do gigante gasoso e verificaram a intensidade e a geometria do campo magnético do planeta.
Voyager
As Voyager 1 e 2, que passaram perto do sistema saturniano em 1980 e 1981, possuíam sistemas de produção de imagens e espectrômetros mais sensíveis. A Voyager 2 descobriu estruturas inéditas nos anéis de Saturno – trilhas radiais escuras que atravessam os anéis como os raios de uma roda – que, aparentemente, resultavam da levitação eletromagnética da poeira acima do plano do anel. Esse fenômeno e outras medições indicaram que os anéis eram compostos por objetos cujas dimensões variavam desde pedras até partículas de poeira. As Voyager também obtiveram imagens parciais da superfície de vários satélites gelados de Saturno, que mostravam diferentes graus de derretimento e recapeamento. A Voyager 1 passou a uma distância de aproximadamente 4 mil km de Titã.
Titã
Titã, mais do que qualquer outro corpo do Sistema Solar, merece ser descrito como um mundo misterioso. Possui atmosfera densa que fascina os cientistas, porque poderia revelar como a vida surgiu na Terra. A atmosfera de Titã foi descoberta em 1943, mas muito pouco se sabia sobre ela ou sobre as outras luas de Saturno até a chegada da era espacial. Titã, sem dúvida nenhuma, forneceu as descobertas mais interessantes. A Voyager 1 passou a uma distância de 4 mil km de Titã, a segunda maior lua do Sistema Solar (depois de Ganimedes, de Júpiter). A névoa espessa e alaranjada de Titã impediu que as câmeras da nave pudessem observar quaisquer características da sua superfície, mas outros instrumentos mediram a temperatura e a pressão atmosféricas e determinaram que o nitrogênio é o gás mais abundante, seguido pelo metano.
A dinâmica da atmosfera de Titã é estranhamente semelhante à da Terra. O nitrogênio domina nas duas atmosferas, mas em Titã o metano desempenha o papel meteorológico da água no nosso planeta. Também está presente nas reações químicas orgânicas que começam na atmosfera superior de Titã, com o rompimento de suas moléculas pela radiação ultravioleta do Sol. Os pesquisadores acreditam que esse ciclo atmosférico possa incluir uma chuva de hidrocarbonetos líquidos, que poderia se acumular em lagos ou oceanos. A temperatura da superfície – cerca de 94 kelvins, ou -179 C – é muito baixa para a ocorrência de água líquida, mas as condições são ideais para a formação de lagoas de hidrocarbonetos líquidos. A vida como a conhecemos provavelmente não poderia evoluir em Titã, mas uma análise dos ciclos químicos orgânicos nessa lua poderia fornecer pistas sobre como a vida surgiu no início da história da Terra.
Cassini
A NASA construiu o orbitador Cassini e é a gerenciadora da missão. A ESA desenvolveu a sonda Huygens, e as equipes responsáveis por todos os instrumentos da nave são formadas por europeus e norte-americanos. Os representantes da ESA batizaram a sonda com o nome de Huygens em homenagem a Christiaan Huygens, astrônomo holandês do século XVII que descobriu Titã. O orbitador, construído pelo Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA, recebeu o nome do astrônomo franco-italiano do mesmo século, Jean Dominique Cassini, que descobriu quatro das luas de Saturno e uma grande divisão entre seus anéis. O custo total para o desenvolvimento da missão – cerca de US$ 3 bilhões, dos quais os europeus contribuíram com cerca de 25% – é alto perante o custo da maioria das missões planetárias, mas comparável ao de outros grandes projetos, como o telescópio espacial Hubble.
A Cassini e a Huygens formam juntas uma das maiores e mais pesadas naves espaciais já construídas, com 12 instrumentos científicos no orbitador e seis na sonda. Com a carga completa de combustível, a Cassini-Huygens pesava quase seis toneladas e tinha 6,8 metros de altura. Como a Cassini tinha de viajar quase duas vezes a distância percorrida pela Galileo, a nave precisava de sistemas de comunicação e de antenas muito maiores e mais robustas (fornecidas pela Agência Espacial Italiana), mais combustível para as manobras e mais energia elétrica. Como a Galileo, a Cassini é propelida pelo decaimento natural de plutônio radioativo, que gera calor, por sua vez convertido em eletricidade.
A Cassini-Huygens, lançada pelo mais poderoso foguete não-tripulado disponível – o Titã 4 da Força Aérea dos Estados Unidos, com um estágio superior Centauro – era pesada demais para ser enviada diretamente a Saturno. Seguindo a mesma diretriz de missões anteriores, a Cassini atingiu a velocidade necessária através de uma seqüência de impulsos gravitacionais. Entre 1998 e 2000, ela passou perto de Vênus (duas vezes), da Terra e de Júpiter. Durante a sua passagem por Júpiter em dezembro de 2000, a nave examinou as fronteiras mais externas da magnetosfera do planeta gigante enquanto a Galileo fazia observações de seu ponto de aproveitamento orbital mais próximo – a primeira vez em que foram feitas observações simultâneas.
A Cassini produziu um notável conjunto de imagens, mostrando a atmosfera turbulenta do planeta com um detalhamento extraordinário. Essa longa viagem interplanetária trouxe outro benefício: tempo para a NASA e a ESA modificarem a missão caso houvesse algum imprevisto. Em 2000, os controladores detectaram uma falha no projeto ao testar o sistema de comunicação, que permitiria que a nave recebesse os dados científicos da sonda Huygens na sua descida à superfície de Titã. (Os dados teriam de ser reenviados para a Terra.) O receptor de rádio da Cassini não conseguiu recuperar os dados durante um teste realizado para simular o desvio Doppler na freqüência do sinal, q
ue deveria ocorrer durante a descida.
Depois de estudar o problema durante meses, as agências espaciais apresentaram uma solução: alterar a trajetória planejada para diminuir a velocidade relativa entre o orbitador e a sonda, o que reduziria ao mínimo o desvio Doppler. O primeiro encontro próximo da Cassini com o sistema saturniano ocorreu no dia 11 de junho passado, durante o seu sobrevôo de Febe, um satélite de Saturno que percorre uma órbita elíptica irregular a cerca de 13 milhões de km do planeta. A Cassini passou a 2 mil km dessa lua de 220 km de diâmetro. Esse satélite intriga os cientistas porque pode ser um remanescente da matéria primordial que formou os núcleos rochosos dos planetas externos há mais de 4,5 bilhões de anos.
Três semanas mais tarde, no dia 1º de julho, a Cassini se aproximou de Saturno, vindo da parte de baixo do plano dos anéis e atravessando o extenso vão entre os anéis F e G. Para diminuir a velocidade o suficiente para entrar em órbita, a sonda acionou seus motores durante 97 minutos na direção oposta à sua trajetória. Enquanto os engenhos estiveram acionados, o orbitador fez sua aproximação máxima de Saturno, chegando a 18 mil km do gigante-gasoso.
