Ontem, a NASA divulgou a imagem de maior resolução de Plutão da história, registrada 16 horas antes da passagem da sonda New Horizons pelo planeta. Hoje, receberemos imagens com resoluções 10x maiores. E as festas de Plutão estão só começando, porque levará 16 meses inteiros para a NASA baixar todos os dados coletados pela sonda essa semana.
A viagem para Plutão foi surpreendentemente rápida, mas enviar os dados de volta por 4,88 bilhões de quilômetros vai ser bem diferente. Para entender o porquê, vamos dar uma olhada nos bastidores de como uma das mais avançadas missões científicas já feitas coleta, armazena e transmite dados.
Um Snapchat a 5 bilhões de km
Funcionando com apenas 10 watts de energia — quase o mesmo que uma luz noturna — cada um dos sete instrumentos de última geração da New Horizon está ocupado coletando uma inundação de dados sobre a composição da superfície, atmosfera e aspectos geográficos de Plutão, a lua Caronte e as quatro luas menores do planeta anão. Estes dados são enviados para uma das duas placas mães de 8 GB de memória da sonda. De lá, o principal processador dela — um Mongoose V de 12 MHz à prova de radiação — comprime, reformata, classifica e armazena os dados em um gravador que a NASA conecta a uma cartão de memória flash de uma câmera digital. Uma vez armazenados e reformatados, os preciosos dados científicos e telemétricos ficam prontos para serem transmitidos à Terra — num primeiro momento, estes dados são enviados comprimidos, mas depois serão enviados sem nenhuma forma de compressão.
A New Horizons se comunica com a Terra por quatro antenas parabólicas. Para dados científicos mais importantes, ela usa uma grande antena (com 2,1 metros de largura) de alto ganho. Mas o raio de alto ganho tem apenas 0,3 graus de abertura, o que significa que a New Horizons deve apontar diretamente para a Terra para que possamos recebê-lo. É por isso que o sistema de comunicação da sonda também inclui uma antena média com um sinal maior, de 4 graus, que pode ser usada como backup para casos em que a mira da primeira antena não seja precisa. O sistema de comunicação também inclui duas antenas de ganho menor, que são usadas para comunicações mais próximas da Terra.
Cada uma das antenas envia e recebe dados científicos e telemétricos e comandos para a banda x, uma série de frequências que são comumente usadas por satélites, redes LAN wireless e celulares. A banda x entende frequências de 8 a 12 GHz de alcance, se posicionando entre as bandas micro-ondas e o espectro eletromagnético. As ondas de curto alcance da frequência micro-ondas (comparadas às ondas de longa alcance do rádio) significam que é mais fácil transmitir raios curtos entre dois pontos — por exemplo, duas antenas parabólicas situadas a algumas horas-luz de distância.
E por falar nessas horas-luz: o sinal da banda x da sonda leva mais ou menos 4h30 para viajar os 4,88 bilhões de km de Plutão até a Terra. E é por isso que, mesmo após a New Horizons ter “ligado para casa” ontem à tarde, tivemos que esperar até de noite para receber a mensagem.
No domingo e na segunda, a NASA recebeu uma série de arquivos — dados de todos os sete instrumentos científicos da sonda. E eles foram enviados por medida de segurança, caso algo desse errado e a New Horizons não sobrevivesse à passagem por Plutão.
A pior conexão discada do sistema solar
Depois de horas capturando números e imagens, a New Horizons pode focar em enviá-los para análise na Terra, e a NASA está bem ansiosa para iniciar esse processo, porque a velocidade com que os dados da New Horizons são transmitidos à Terra dá agonia de tão lenta.
Uma série de três receptores de alta sensibilidade — conhecidos como Deep Space Network da NASA — baixam nesse momento os dados da New Horizons a pesados 2.000 bits por segundo. Para entender como a distância importa nessas transferências, podemos comparar essa velocidade com 38 kilobits por segundo — algo um pouco mais lento que a velocidade de transmissão dos modens de computadores modernos — velocidade a qual baixamos dados de Júpiter em 2007 (planeta que está a meros 800 milhões de km de distância de nós). Praticamente, o que essa velocidade pré-conexão discada significa é que pode levar horas e horas para recebermos uma única imagem ou uma pequeno pacote de informações.
Mas, de novo, uma vez que a fase de coleta de dados críticos se encerrar, a New Horizons espera poder baixar dados de forma mais rápida. No momento, a sonda está configurada no que a NASA chama de “modo três eixos” (ou modo de observação de Plutão), mas ele transicionará para “modo de giro estabilizado” assim que o encontro acabar. No modo de giro, a New Horizons volta a apontar para a Terra, girando em seu próprio eixo para uma maior estabilidade. Como resultado, a NASA poderá aumentar a velocidade do download para algo mais próximo dos 4.000 bits por segundo dentro dos próximos dias. Isso ajudará a New Horizons a enviar um pouco dos dados que ela coletou.
Essa velocidade pode ser o dobro do que temos agora, mas baixar dados planetários a quase 5 bilhões de quilômetros é um pouco mais lento do que carregar o seu e-mail em uma conexão de 56k. E é por isso que levará cerca de 16 meses para enviar para a Terra todos os dados que a sonda coletou.
Vale lembrar que caso algo dê errado — um erro de hardware da sonda ou algum problema com o download — temos 10 anos inteiros de poder radioativo que continuará a nos enviar os dados coletados. Poderemos continuar a “ligar para casa” conforme a New Horizons continua a percorrer o Cinturão de Kuiper, a caminho da segunda fase da missão — a NASA quer explorar novos corpos planetários entre 2017 e 2019.
Se você se interessou muito por esse assunto, você pode ir até o site do Deep Space Network e assistir a um dos sistemas de comunicação mais sofisticados da Terra coletar essas informações, bit por bit, que nos ajudarão a construir um mundo inteiro no que até então não passava de um pequeno feixe de luz no céu.
Por mais ansiosa que eu esteja em aprender mais sobre Plutão, eu estou em paz com essa conexão incrivelmente lenta. Afinal de contas, levará muito mais que apenas 16 meses para a equipe por trás do New Horizons interpretar o que os dados significam. E enquanto isso, o restante de nós espera, assiste e absorve pouco a pouco as novas fascinantes informações que eles nos dão, bit por bit, dos cantos mais frios e escuros do nosso sistema solar.