Um Plano Para Encontrar o Cometa Halley em 2061

Não foi descuido de engenharia. A Giotto e as outras integrantes da chamada Armada Halley, as soviéticas Vega 1 e Vega 2 e as japonesas Sakigake e Suisei, cruzaram com o cometa a velocidades relativas da ordem de 70 a 80 quilômetros por segundo porque a órbita dele não deixava alternativa. O Halley gira em torno do Sol no sentido contrário ao dos planetas, enquanto qualquer nave lançada da Terra parte embalada no sentido do planeta. O saldo foi um conjunto de dados valioso e, ao mesmo tempo, frustrante: só um hemisfério do núcleo foi fotografado, a rotação não pôde ser medida com precisão e a travessia da coma, a nuvem difusa em torno do núcleo, durou pouco demais para responder às perguntas que os cientistas tinham levado até lá.

Quarenta anos depois, o Halley está voltando, e uma equipe de engenheiros e astrônomos acaba de mostrar que, desta vez, dá para ir até ele sem pressa. Num preprint, nome dado à versão de um artigo científico divulgada antes da revisão por pares, publicado em 2 de setembro de 2026 no repositório arXiv, pesquisadores liderados por Roberto Flores e Elena Fantino, da Universidade Khalifa de Ciência e Tecnologia, em Abu Dhabi, com colegas da Universidade Sapienza de Roma, da Universidade de Nápoles Parthenope, da Universidade de Pádua e do Instituto Nacional de Astrofísica da Itália, descrevem uma trajetória de rendezvous, ou encontro orbital, com o cometa. Nesse tipo de missão, a nave chega ao alvo com velocidade relativa quase nula e passa a viajar ao lado dele.

Segundo os autores, é a primeira proposta de encontro com o Halley que depende apenas de tecnologia já testada no espaço, e ela cobra um preço que não se mede em dinheiro, e sim em calendário. Para alcançar o cometa antes da fase de atividade intensa, a nave precisaria decolar em agosto de 2036 ou em setembro de 2037, menos de dez anos a partir de hoje, prazo apertado para projetar, construir e testar uma sonda interplanetária. Viajaria por mais de duas décadas, passando por Júpiter e Saturno, até emparelhar com o Halley em 2060, a cerca de cinco unidades astronômicas do Sol, quase na distância da órbita de Júpiter. Cada unidade astronômica equivale à distância média entre a Terra e o Sol, cerca de 150 milhões de quilômetros.

Neste momento, o Halley é um bloco escuro de gelo e rocha perdido além da órbita de Netuno. Em dezembro de 2023, ele passou pelo afélio, o ponto mais distante do Sol em sua órbita, a cerca de 35 unidades astronômicas, e desde então cai lentamente de volta. A última vez que alguém o enxergou foi em 2003, quando o Very Large Telescope, do Observatório Europeu do Sul, no Chile, registrou um ponto de luz tênue a 28 unidades astronômicas. O próximo periélio, a passagem mais próxima do Sol, está previsto para 28 de julho de 2061, e as condições de observação a partir da Terra devem ser bem melhores do que em 1986, quando o cometa chegou ao periélio do lado oposto do Sol em relação ao nosso planeta.

Poucos objetos do céu carregam tanta história. O Halley é grande e brilhante o bastante para ser visto a olho nu, e por isso deixou marcas em registros de pelo menos dois milênios: anotações de astrônomos chineses de 240 a.C., tabuletas babilônicas, a Tapeçaria de Bayeux, que mostra o cometa sobre a Inglaterra de 1066, e o afresco da Adoração dos Magos pintado por Giotto di Bondone na Capela Scrovegni, em Pádua, no início do século XIV, provavelmente inspirado na passagem de 1301. Foi em homenagem ao pintor que a agência europeia batizou sua sonda. O escritor Mark Twain nasceu em 1835, duas semanas depois de um periélio do cometa, e morreu em 1910, um dia depois do periélio seguinte, como ele mesmo havia previsto.

O nome vem do astrônomo inglês Edmond Halley, que em 1705 concluiu que os cometas de 1531, 1607 e 1682 eram o mesmo objeto e previu seu retorno para 1758. Halley morreu em 1742, sem ver a confirmação. Às vésperas da volta, o matemático francês Alexis Clairaut, com Joseph-Jérôme Lalande e Nicole-Reine Lepaute, passou meses calculando à mão quanto a gravidade de Júpiter e de Saturno atrasaria o cometa, e anunciou que o periélio ocorreria em meados de abril de 1759, com margem de um mês. O Halley foi reencontrado no Natal de 1758 e passou pelo periélio em 13 de março de 1759, dentro da margem prevista. Era a primeira vez que a gravitação de Newton antecipava a volta de um cometa.

Existe uma ironia nessa história. Os dois gigantes que no século XVIII atrasaram o Halley e deram meses de trabalho aos calculistas de Clairaut são agora a chave do plano para alcançá-lo. Em vez de perturbar o cometa, Júpiter e Saturno serviriam de estilingues gravitacionais para entortar a rota de uma sonda, o primeiro para lhe dar energia e o segundo para inverter o sentido de seu movimento em torno do Sol. É a mesma física que Clairaut aplicou com papel e pena, agora posta a serviço de uma máquina que ainda não existe.

Cometas interessam à ciência por motivos que vão além do espetáculo. São restos pouco alterados da formação do Sistema Solar, e entender como se formaram, como chegaram aos reservatórios onde vivem hoje, do que são feitos e como funciona a atividade que os faz brilhar perto do Sol ajuda a responder a uma pergunta maior: que papel tiveram na formação dos planetas e na chegada da água, e talvez da vida, à Terra. Os astrônomos separam os cometas em dois grupos pelo período orbital, com o limite em 200 anos. Os de período longo costumam ser mais ativos, mas só os de período curto permitem prever com exatidão quando e onde vão aparecer, o que os torna alvos ideais para missões espaciais.

Entre os de período curto, o Halley é um caso à parte. Sua órbita é conhecida com altíssima precisão, o que facilitou o planejamento de 1986, e o núcleo, com cerca de 15 quilômetros de comprimento por 8 de largura, revelou-se um dos objetos mais escuros do Sistema Solar, refletindo apenas uns 4% da luz que recebe. As dúvidas, porém, se acumulam. Os cientistas suspeitam que ele seja um binário de contato, dois corpos que se encostaram devagar e se fundiram, mas só uma coleção extensa de imagens de alta resolução cobrindo o objeto inteiro poderia confirmar isso. Faltam dados sobre a geologia da superfície, a posição e o tamanho das regiões ativas, a massa perdida a cada passagem e a estrutura interna.

Para responder a essas questões, seria preciso chegar bem antes de o cometa acordar, ainda além da órbita de Marte, e acompanhá-lo enquanto o calor do Sol liga seus jatos. Esse roteiro já foi cumprido uma vez. A Rosetta, também europeia, encontrou o cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko em agosto de 2014, depositou o módulo Philae na superfície em novembro daquele ano e passou dois anos viajando ao lado do alvo, até descer sobre ele em setembro de 2016, no encerramento planejado da missão. Entre muitos resultados, mostrou que o 67P também é formado por dois lobos unidos, como um pato de borracha. Só que o 67P gira em torno do Sol no mesmo sentido dos planetas, numa órbita pouco inclinada. O Halley, não.

Visto do alto, acima do polo norte do Sol, todos os planetas giram no sentido anti-horário. O Halley gira no sentido horário, numa órbita com inclinação de 162 graus em relação ao plano da órbita terrestre, o que equivale a um caminho retrógrado inclinado 18 graus. Com excentricidade de 0,967, a elipse é tão alongada que o cometa vai de dentro da órbita de Vênus até além da de Netuno. Para uma nave lançada da Terra, que já parte com os quase 30 quilômetros por segundo do movimento do planeta em torno do Sol, alcançar o Halley é como pular de um carro para outro que corre na pista contrária da estrada, sem trombar. Não basta frear: é preciso dar meia-volta e acelerar de novo.

A geometria complica ainda mais. Em muitos cometas de período curto, o eixo maior da órbita, a linha que liga o ponto mais próximo ao mais distante do Sol, fica quase alinhado com a linha dos nodos, onde o plano do cometa corta o plano dos planetas. Nesses casos, uma nave pode chegar com três manobras: a partida, uma correção de plano no meio do caminho, perto dessa linha de interseção, e a freada final para o encontro. A correção intermediária pode até ser trocada pelo sobrevoo de um planeta gigante. No Halley, o eixo maior é quase perpendicular à linha dos nodos, e esse atalho não existe.

A ideia de ir ao encontro do Halley tem mais de meio século. Em 1968, H. F. Michielsen propôs combinar um sobrevoo de Júpiter ou de Saturno com um grande disparo no ponto mais distante da trajetória, para inverter o movimento da nave, e uma queima final de encontro, mas a energia de lançamento exigida esbarrava nos foguetes da época. Estudos de Friedlander e colegas, publicados em 1970 e 1971, puseram o Halley entre os alvos prioritários de encontro com cometas no período de 1975 a 1995, mesmo diante de opções bem mais acessíveis, como os cometas Encke e Kopff. A saída mais promissora, concluíram, era a propulsão elétrica nuclear, com reatores de cerca de 100 quilowatts.

Esses reatores resolveriam quase tudo, com carga útil grande, energia de lançamento baixa, viagens curtas e janelas amplas, mas nunca saíram do papel, e o Halley passou em 1986 sem nenhuma nave de encontro à espera. Ainda hoje há estudos de viabilidade que contam com reatores de alta potência, jamais demonstrados na prática. Uma alternativa apresentada em 2023 por Horsewood e colegas trocava o reator por propulsão elétrica solar depois de um sobrevoo de Júpiter, mas pedia painéis de 40 quilowatts numa nave de 1,3 tonelada sem combustível. Os autores do novo estudo lembram que a Juno, mais pesada, precisou de 340 quilos de painéis para gerar só 12 quilowatts perto da Terra, potência que despenca para algo em torno de 500 watts na distância de Júpiter.

O próprio grupo publicou, em 2024 e 2025, versões anteriores do plano, com saída balística da Terra, um único sobrevoo de um planeta gigante e arcos de propulsão elétrica, para uma nave de 1.000 quilos sem combustível e o mesmo empuxo de 36 milinewtons. Numa delas, apelidada de HCREM, Júpiter colocava a sonda direto no plano do cometa, já em movimento retrógrado. O obstáculo era a energia de lançamento, que os engenheiros medem pelo C3, o quadrado da velocidade que sobra à nave depois de escapar da gravidade terrestre. Aquelas versões pediam C3 acima de 150 quilômetros quadrados por segundo ao quadrado, chegando a 200, o equivalente a deixar a Terra com 12 a 14 km/s de sobra. Só um foguete superpesado como o SLS daria conta, a um custo exorbitante.

A nova proposta desfaz esse impasse com um segundo gigante no roteiro e o motor elétrico trabalhando desde o começo. Entre a Terra e Júpiter, o propulsor funciona sem parar e aumenta aos poucos a energia orbital da nave, o que já reduz a exigência sobre o foguete. Júpiter dá então um empurrão extra, que alivia ainda mais o lançamento. Saturno fica com a tarefa mais difícil: girar o plano da órbita e inverter o sentido do movimento, deixando a sonda numa trajetória retrógrada com a inclinação certa para interceptar o cometa. Com isso, a massa de lançamento fica entre 1.500 e 2.000 quilos e o C3 cai para perto de 100, ao alcance de foguetes pesados que já existem.

Os autores compararam três foguetes, todos com um estágio adicional de combustível sólido STAR 48 no topo, o mesmo tipo de estágio que deu o empurrão final à New Horizons. São o Delta IV Heavy, da United Launch Alliance, aposentado em 2024 mas útil como referência, o Falcon Heavy, da SpaceX, e o Vulcan Centaur, também da ULA, na versão com seis propulsores laterais. Com dados da ferramenta PLASMA, do Instituto Politécnico de Worcester, a equipe limitou o C3 à faixa de 80 a 120. Abaixo disso, a nave atingiria o ponto mais alto da trajetória antes de alcançar a órbita de Júpiter, e a viagem se arrastaria. Onde há dados, os três foguetes levam mais de 1.500 quilos; para Falcon Heavy e Vulcan, a ferramenta não traz valores acima de C3 igual a 100, o que não quer dizer que não consigam mais.

O estilingue gravitacional tem uma lógica simples e um efeito que desafia a intuição. Pense numa bola de tênis atirada contra a frente de um caminhão em movimento: para o motorista, ela volta com a mesma velocidade com que chegou; para quem assiste da calçada, sai bem mais rápida, porque leva consigo parte do movimento do caminhão. Com um planeta acontece o mesmo, só que sem contato. Vista do planeta, a nave chega e parte com a mesma rapidez, e a gravidade apenas curva sua trajetória; vista do Sol, ela pode ganhar ou perder energia e até ter o plano da órbita girado. Foi assim que as Voyager pularam de planeta em planeta e que a Ulysses usou Júpiter, em 1992, para inclinar a órbita em cerca de 80 graus e passar sobre os polos do Sol.

O motor escolhido é um propulsor de efeito Hall. Nele, elétrons aprisionados por um campo magnético ionizam um gás, em geral xenônio, e um campo elétrico expulsa os íons a mais de 15 quilômetros por segundo, gerando um empuxo pequeno e contínuo. Os parâmetros adotados, tirados de um estudo anterior de missão às grandes luas internas de Saturno, correspondem ao modelo PPS X00, da francesa Safran: empuxo máximo de 36 milinewtons, impulso específico de 1.600 segundos e potência de entrada de 640 watts. O impulso específico mede a eficiência do motor, isto é, quão pouco propelente ele gasta para um mesmo ganho de velocidade. Motores iônicos de grade chegam a valores maiores, mas pedem mais potência para o mesmo empuxo, e energia é o recurso mais escasso numa nave que passará décadas longe do Sol.

Os números parecem modestos demais para a tarefa. Um empuxo de 36 milinewtons equivale ao peso de um objeto de menos de 4 gramas, menos do que uma folha de papel sulfite apoiada na palma da mão, e 640 watts é menos do que consome um forno de micro-ondas doméstico. Numa nave de 1.500 quilos, esse empurrão acrescenta cerca de 2 metros por segundo à velocidade a cada dia de funcionamento, quase 760 metros por segundo ao fim de um ano. A vantagem está na economia: o impulso específico de 1.600 segundos corresponde a um jato de uns 15,7 km/s, cinco vezes mais rápido que o de um motor químico típico, e o consumo fica em torno de 200 gramas de propelente por dia.

A tecnologia tem currículo. Um propulsor da mesma linha PPS levou a sonda europeia SMART-1 até a órbita da Lua, entre 2003 e 2004, e a NASA usa motores de efeito Hall na Psyche, lançada em 2023 rumo a um asteroide rico em metais. A eletricidade viria de geradores termoelétricos de radioisótopos, os RTG, na sigla em inglês, que transformam em energia elétrica o calor liberado pelo decaimento do plutônio-238. É a solução que alimentou as Voyager, a Cassini, a New Horizons e os jipes Curiosity e Perseverance; cada gerador do modelo usado na Cassini e na New Horizons fornecia cerca de 300 watts no início da missão. Painéis solares estão fora de cogitação, já que a nave passaria quase toda a viagem muito além de Júpiter.

Para desenhar a rota, a equipe usou um modelo simplificado, comum em estudos de viabilidade. Em cada trecho, a nave sente a gravidade de um único corpo: o Sol durante os cruzeiros e Júpiter ou Saturno durante os sobrevoos, tratados como eventos instantâneos. As posições dos planetas e do cometa vêm das efemérides de alta precisão do sistema Horizons, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, com elementos orbitais calculados para 1º de janeiro de 2035. Nessa data de referência, a órbita do Halley tem semieixo maior de 17,9 unidades astronômicas, excentricidade de 0,967, inclinação de 162 graus, longitude do nodo ascendente de 59,5 graus e argumento do periélio de 112 graus.

O primeiro trecho é o mais direto. A nave deixa a Terra com a velocidade de partida apontada quase no mesmo sentido do movimento do planeta, para aproveitar ao máximo a energia do foguete, e o motor elétrico funciona o tempo todo em potência máxima, sempre alinhado com a velocidade, o que produz o ganho de energia mais rápido possível. O alinhamento com a Terra não é perfeito porque a órbita de Júpiter é levemente inclinada em relação à terrestre, e a trajetória fica contida no plano que passa pelo Sol, pela Terra e por Júpiter. Como a direção do empuxo é fixada de antemão, o C3 e o ano de lançamento bastam para determinar todo o trecho, inclusive a data exata da partida.

As janelas para Júpiter se abrem uma vez a cada período sinódico do par Terra-Júpiter, de 399 dias, cerca de 13 meses; por isso, um em cada doze anos do calendário fica sem nenhuma. A equipe descartou o recurso, comum em outras missões, de passar antes por Vênus ou pela própria Terra para ganhar impulso. Um único sobrevoo ressonante da Terra custaria pelo menos dois anos, e o calendário do Halley não comporta esse luxo. Missões que exigiam grandes mudanças de energia, como a Ulysses, a New Horizons e a Parker Solar Probe, também partiram direto, com C3 alto. A New Horizons, por exemplo, deixou a Terra com C3 de 157, bem acima do que o novo plano pede.

Como as órbitas da Terra e de Júpiter são quase circulares, esse trecho se comporta de modo parecido em qualquer ano. Para lançamentos em 2032, usados como exemplo, a partida cairia no fim de março, com variação de só nove dias em toda a faixa de C3, e a viagem até Júpiter levaria de pouco mais de 600 dias, com C3 de 80, a cerca de 430 dias, com C3 de 120. A cada ano, a janela anda uns 33 dias no calendário. Os engenheiros contabilizam o trabalho do motor em delta-v, a soma das variações de velocidade que ele produz, a moeda corrente da mecânica orbital; nesse trecho, ela fica entre 0,9 e 1,35 km/s e oscila no máximo uns 50 metros por segundo de um ano para outro.

O coração matemático do estudo está na escolha de cada sobrevoo. Dois ângulos definem a passagem por um planeta: a deflexão, o quanto a trajetória é curvada, que depende da distância mínima de aproximação, e a inclinação do plano da hipérbole que a nave descreve em torno dele. Os autores deduziram fórmulas diretas, sem tentativa e erro, para os valores que minimizam a manobra necessária logo depois do sobrevoo. A intuição é geométrica. Em relação ao planeta, a nave chega e sai com a mesma rapidez, e o sobrevoo só decide para onde ela sai; o ideal é apontar essa saída exatamente na direção da velocidade de que a nave precisa para seguir viagem. Quando isso é possível, o motor só corrige a diferença de rapidez, e a direção sai de graça.

Essa curva tem limites, porque passar perto demais de um gigante é arriscado. A equipe fixou a distância mínima de 100 mil quilômetros do centro de Júpiter, 25 mil quilômetros acima da distância em que a Juno fez a manobra de entrada em órbita, e de 80 mil quilômetros do centro de Saturno, 1.650 quilômetros acima da distância da manobra de inserção da Cassini-Huygens, o que dá uns 20 mil quilômetros acima do topo das nuvens. Quando a curva ideal exigiria passar mais perto, adota-se o limite e preserva-se a inclinação ótima. Com essas fórmulas, a missão inteira passa a depender de só três números, além do ano de lançamento: o C3, a data do sobrevoo de Saturno e a data do encontro com o cometa.

Parece detalhe técnico, mas é o que torna o problema tratável. Um projeto com dezenas de variáveis vira um labirinto em que o computador tateia às cegas; com três botões, dá para varrer todas as combinações, desenhar mapas completos do custo da missão e ver de uma vez onde estão as boas soluções e por que as outras falham. Para acelerar a busca, os trechos de Júpiter a Saturno e de Saturno ao Halley são tratados primeiro como se o motor desse impulsos instantâneos, calculados pelo clássico problema de Lambert, que encontra a órbita capaz de ligar dois pontos num tempo dado. Só as melhores soluções são refeitas depois com empuxo contínuo, como funcionaria um motor elétrico de verdade.

A conversão usa um esquema engenhoso. O algoritmo parte das duas pontas de cada trecho ao mesmo tempo, avançando a partir de Saturno e recuando a partir do cometa, como duas equipes que cavam um túnel pelos lados opostos de uma montanha. A cada passo, traça o arco de Lambert que ligaria as duas frentes e aponta o motor na direção da diferença entre a velocidade atual e a que esse arco exigiria, com um controle que impede excesso de impulso. As frentes se encontram com diferenças de velocidade, em geral, abaixo de um décimo de bilionésimo de km/s, e a massa final é ajustada por iterações até a discrepância ficar abaixo de 1 grama. O método não garante a lei de empuxo ótima, apenas uma viável, o que basta para provar que a missão é possível.

A busca considerou lançamentos entre 2030 e 2040, com 1.500 quilos na partida, e limitou a data do encontro a uma janela precisa. O limite mais cedo é junho de 2053, quando o cometa cruza a órbita de Urano: encontros mais distantes deixariam pouco tempo de viagem para o motor elétrico cumprir sua parte. O limite mais tarde é maio de 2061, quando o Halley cruza a órbita de Marte. Esse segundo marco é um requisito científico, porque garante que a nave já esteja lá quando começar a fase de alta atividade, com o gelo sublimando em ritmo acelerado e os jatos se acendendo.

Foi aí que apareceu o gargalo. Para que Saturno consiga girar a órbita, a nave precisa chegar ao planeta muito rápida, e isso exige que Júpiter a arremesse com velocidade bem acima da necessária para escapar do Sistema Solar. Com tanto embalo, a travessia de Júpiter a Saturno dura só de um a quatro anos, tempo curto demais para um motor de 36 milinewtons corrigir grandes desvios. Na prática, só são viáveis as rotas em que o delta-v desse trecho fica abaixo de 2 km/s, e isso nas travessias mais longas. Para lançamentos em 2032, o mínimo entre Júpiter e Saturno seria de 3,7 km/s, além do que o motor consegue entregar, e o mesmo vale para a maior parte das datas entre 2030 e 2040.

O caso de 2032 é especialmente frustrante, porque nele Saturno estaria muito bem posicionado para a etapa final. O último trecho custaria só 3,7 km/s, com encontros entre o fim de 2058 e o início de 2060 e mais de 20 anos de viagem, tempo de sobra para o motor elétrico. Um trabalho anterior do grupo mostrou que essa etapa fica mais barata quando Saturno, no momento do sobrevoo, está perto do eixo maior da órbita do Halley, grosso modo dentro da projeção da órbita do cometa sobre o plano dos planetas, situação que vale aproximadamente entre 2033 e 2038. Só que essas datas de passagem por Saturno são incompatíveis com o pouco impulso disponível entre os dois gigantes.

Não é a primeira vez que o calendário da exploração espacial fica refém da posição dos planetas. Júpiter completa uma volta em torno do Sol a cada 11,9 anos e Saturno a cada 29,5 anos, de modo que o arranjo entre os dois só se repete a cada cerca de 20 anos, o intervalo entre as chamadas grandes conjunções, quando os dois gigantes parecem se encontrar no céu. A última aconteceu em dezembro de 2020, e a próxima será no fim de 2040. No intervalo analisado, as fases de Júpiter e Saturno só produzem soluções satisfatórias para partidas em 2036 e 2037, com os sobrevoos de Saturno ocorrendo pouco antes dessa próxima conjunção.

Nos mapas da janela de 2036 aparece uma faixa estreita de combinações em que a travessia de Júpiter a Saturno é quase balística, isto é, feita praticamente sem motor, com delta-v abaixo de 100 metros por segundo. Fora dela, o custo desse trecho dispara e logo domina o orçamento da missão inteira, de modo que a melhor solução precisa estar sobre essa linha fina. O preço aparece no fim: com o sobrevoo de Saturno entre o fim de 2039 e o início de 2040, quando o planeta já está longe do eixo maior da órbita do cometa, a etapa final custa mais de 6,5 km/s. Como o trecho Terra-Júpiter quase não muda de custo, a melhor combinação nasce do cruzamento da faixa quase balística com a região em que o último trecho fica perto de 6,7 km/s.

Na versão com manobras instantâneas, essa solução partiria em 21 de agosto de 2036, com C3 de 100, passaria por Júpiter em 4 de fevereiro de 2038, a 149 mil quilômetros do centro do planeta, e por Saturno em 21 de dezembro de 2039, na distância mínima permitida, encontrando o cometa em 3 de março de 2060. Somadas, as manobras chegam a 7,9 km/s: 1,14 km/s do motor até Júpiter, praticamente nada entre Júpiter e Saturno, 0,63 km/s logo depois de Saturno e 6,12 km/s na chegada ao Halley. É a melhor solução impulsiva da janela de 2036, e foi ela que serviu de ponto de partida para o cálculo com empuxo contínuo.

A janela de 2037 repete o desenho geral, com a mesma faixa estreita de travessias quase balísticas entre os dois gigantes. Como a partida acontece treze meses depois, Saturno estaria ainda mais distante da posição ideal no momento do sobrevoo, e o último trecho passaria de 7,7 km/s em todas as combinações. É o custo de um atraso de pouco mais de um ano: o planeta continua avançando em sua órbita, e cada mês de espera empurra o encontro para uma geometria um pouco pior.

A melhor solução impulsiva dessa janela custaria 8,8 km/s no total. A nave partiria em 24 de setembro de 2037, com C3 de 106, passaria por Júpiter em 28 de fevereiro de 2039, bem mais longe do planeta, a 464 mil quilômetros do centro, e por Saturno em 22 de agosto de 2040, encontrando o Halley em 15 de março de 2060. As parcelas seriam 1,12 km/s no trecho Terra-Júpiter, praticamente zero entre os gigantes, 0,68 km/s depois de Saturno e 7,01 km/s na chegada. É uma opção mais cara, mas é uma segunda opção, e isso vai fazer diferença.

Quando as manobras instantâneas dão lugar ao empuxo contínuo, a solução de 2036 quase não se mexe. O C3 fica em 99,96, praticamente o mesmo da versão impulsiva e fácil de atingir com qualquer um dos três foguetes. As datas de lançamento e dos sobrevoos se mantêm, e a travessia entre Júpiter e Saturno pede só 2 metros por segundo de motor, efeito da sensibilidade extrema do custo desse trecho, que força a rota a ser quase balística. A mudança relevante é a data do encontro, que escorrega cinco meses, para 14 de agosto de 2060, a 4,96 unidades astronômicas do Sol, logo dentro da órbita de Júpiter, com folga para assistir ao início da atividade intensa.

A nave sairia da Terra com 1.500 quilos, passaria por Júpiter com 1.395, por Saturno com 1.394 e chegaria ao Halley com 812, massa comparável à da sonda Deep Impact sem combustível, de 879 quilos, incluídos os 364 quilos do impactador que ela disparou contra o cometa Tempel 1 em 2005. O motor entregaria 9,64 km/s no total, mais do que a estimativa com manobras instantâneas, e a diferença é compensada de longe pela eficiência da propulsão elétrica. Segundo os autores, com um motor químico de 300 segundos de impulso específico e manobras impulsivas, a massa final despencaria para 75 quilos. Eles também avisam que a simplicidade do modelo não justifica a precisão de quatro algarismos de alguns valores, usados só para mostrar a proximidade com a versão impulsiva.

A explicação está na equação do foguete, formulada por Konstantin Tsiolkovsky no início do século XX: a fração da massa que sobra cai exponencialmente com a razão entre o delta-v pedido e a velocidade do jato. Com um jato cinco vezes mais rápido, o mesmo esforço consome uma parte muito menor da nave. No plano de 2036, cerca de 688 quilos de propelente bastariam para a viagem inteira. Só no trecho final, de Saturno ao cometa, seriam 582 quilos, o equivalente a uns oito anos de motor ligado em potência máxima, distribuídos ao longo de uma travessia de mais de 20 anos. Os arcos de empuxo se concentram logo depois de Saturno e na longa aproximação final.

Desenhada sobre o plano dos planetas, a rota de 2036 tem algo de bumerangue. Ao passar por Júpiter, a nave recebe um empurrão tão forte que a excentricidade de sua órbita salta de 0,813 para 2,558: deixa de estar numa elipse presa ao Sol e passa a seguir uma hipérbole, uma trajetória de fuga que a levaria para fora do Sistema Solar se Saturno não estivesse no caminho. O excesso de energia é proposital. A sonda chega a Saturno a 16,3 km/s em relação ao planeta, e é essa rapidez que dá margem para a manobra seguinte. O conceito anterior, com um único sobrevoo, não contava com esse reforço e precisava compensá-lo com C3 de até 200 no lançamento.

Em Saturno acontece a virada. O planeta percorre sua órbita a cerca de 9,7 km/s, menos do que os 16,3 km/s com que a nave chega em relação a ele. Quando a gravidade de Saturno curva a trajetória e devolve a sonda para trás, a soma das duas velocidades passa a apontar no sentido contrário ao do movimento dos planetas, e a nave entra numa órbita retrógrada. No processo, perde boa parte da energia, e a excentricidade cai para 0,807. A órbita que sai de Saturno já está quase no plano do Halley, sinal de que a mudança de inclinação ficou praticamente toda por conta do sobrevoo. Ao motor resta empurrar dentro desse plano, ajustando a forma da órbita e acelerando até igualar a velocidade do cometa.

No instante do encontro, a cerca de 5 unidades astronômicas do Sol, o Halley se desloca a uns 17,5 km/s, pelas contas feitas a partir dos elementos orbitais do estudo, e a nave precisa estar exatamente nessa velocidade, na mesma direção e no mesmo ponto. Há espaço para melhorar. Nas duas soluções, o sobrevoo de Saturno ocorre na distância mínima permitida, sinal de que a otimização gostaria de passar mais perto; se uma aproximação maior se mostrar segura, a rota pode ficar mais eficiente. E como a lei de empuxo adotada não é a ótima, métodos mais refinados tendem a reduzir o consumo de propelente, o que, para os autores, só reforça a credibilidade do conceito.

A janela de 2037 também sobrevive à conversão para empuxo contínuo. O C3 sobe para 106,28 e o delta-v total fica 1,23 km/s acima do de 2036, em torno de 10,87 km/s, por causa da posição menos favorável de Saturno; a massa no encontro cai para 751 quilos. A nave partiria em 24 de setembro de 2037, passaria por Júpiter em 28 de fevereiro de 2039 e por Saturno em 22 de agosto de 2040, de novo na distância mínima, e alcançaria o Halley em 23 de setembro de 2060, só 40 dias depois da solução de 2036. O encontro ocorreria a 4,58 unidades astronômicas do Sol, mais perto que na outra janela, mas ainda bem fora da órbita de Marte.

A nave poderia ser mais pesada. Como os foguetes considerados levam mais de 1.500 quilos nessas energias, a equipe testou massas de lançamento de até 2 toneladas. Na janela de 2036, uma sonda de 2.000 quilos chegaria ao cometa com 1.027, mas exigiria C3 de 102,8. A energia extra é necessária porque o empuxo do motor não cresce com a massa: numa nave mais pesada, ele acelera menos, e o foguete precisa compensar para que ela chegue a Júpiter com a mesma velocidade. A data de partida quase não muda, 22 de agosto de 2036, um dia depois da versão leve, mas o encontro atrasa 40 dias, para 23 de setembro de 2060, a 4,57 unidades astronômicas do Sol.

Na janela de 2037, os mesmos 2.000 quilos na partida resultariam em 917 quilos no encontro, com C3 de 108,8; o lançamento também muda só um dia, e o encontro se antecipa cinco dias, para 18 de setembro de 2060, a 4,63 unidades astronômicas do Sol. Os autores sugerem projetar a nave dentro dos limites de massa da solução de 2037, o que garantiria duas tentativas de lançamento: perdida a janela de 2036, a de 2037 ainda serve. A história da Rosetta mostra o valor dessa reserva. A sonda deveria ter partido em janeiro de 2003 rumo ao cometa 46P/Wirtanen, mas a falha de um foguete Ariane 5 em dezembro de 2002 adiou tudo, e o alvo teve de ser trocado pelo 67P.

O calendário que sai do estudo é implacável. Entre hoje e agosto de 2036 há menos de dez anos, e missões interplanetárias costumam levar uma década ou mais da concepção ao lançamento. Depois da partida, seriam 24 anos de viagem até o encontro, mais do que boa parte de uma carreira. Quem projetar os instrumentos pode estar aposentado quando as primeiras imagens chegarem, e parte da equipe que vai operá-los talvez ainda esteja na escola. Algo parecido aconteceu com as Voyager, lançadas em 1977 e operadas hoje com a participação de gente que nem era nascida quando elas partiram. A diferença é que, no caso do Halley, a data de chegada não admite atraso, porque o cometa não espera ninguém.

O estudo deixa perguntas para depois, e elas não são pequenas. O modelo trata os sobrevoos como instantâneos e considera, em cada trecho, a gravidade de um único corpo, aproximação adequada para demonstrar viabilidade, mas não para operar uma missão real. O artigo também supõe empuxo e impulso específico constantes ao longo de mais de duas décadas, enquanto a potência dos geradores de radioisótopos cai devagar com o tempo, pelo decaimento do plutônio-238, de meia-vida de 87,7 anos, e pelo desgaste dos termopares. O texto não detalha quantos geradores seriam necessários nem como o motor se comportaria depois de tantos anos de funcionamento acumulado. São questões para uma fase posterior de projeto, e nenhuma delas é trivial.

Se essas pendências forem superadas, a recompensa científica justificaria a espera. Chegando a cerca de 5 unidades astronômicas do Sol, entre dez meses e quase um ano antes do periélio de 28 de julho de 2061, a nave teria tempo para mapear o núcleo inteiro, medir sua rotação, testar a hipótese do binário de contato e localizar as regiões ativas antes que despertem. Depois, poderia acompanhar o cometa enquanto ele se aproxima do Sol, cruza a órbita de Marte em maio de 2061 e chega ao auge da atividade, registrando quanto material perde e de onde esse material sai. Pela primeira vez, o mais famoso dos cometas seria observado de perto ao longo de uma passagem inteira, e não por alguns minutos.

Um fio humano liga as duas visitas. Entre os autores do novo estudo está o astrônomo Cesare Barbieri, da Universidade de Pádua e do INAF, que em 1986 assinou, com outros pesquisadores, o artigo na revista Nature com os primeiros resultados da câmera multicor da Giotto, as imagens que revelaram o núcleo escuro do Halley. Um trabalho anterior do grupo, publicado em 2025 na Planetary and Space Science, propõe inclusive um sistema de imageamento pensado para uma missão de encontro com o cometa. Quatro décadas depois de ver o Halley passar em alta velocidade, parte da mesma comunidade desenha agora a nave que poderia, enfim, ficar ao lado dele, e parte desse trabalho nasce na mesma cidade onde Giotto pintou o cometa há mais de sete séculos.

Todo mês de outubro, a Terra atravessa a trilha de poeira que o Halley deixou em passagens antigas, e grãos minúsculos riscam o céu de madrugada como as Orionídeas; em maio, o mesmo encontro produz as Eta Aquáridas. Há séculos, portanto, recebemos pedaços do cometa sem nunca ter estado ao lado dele. O estudo de Flores, Fantino e colegas mostra que essa distância pode acabar em 2060, com dois planetas gigantes servindo de alavanca e um motor que empurra com a força de uma folha de papel. Em 1986, a humanidade foi ao Halley para vê-lo passar. Da próxima vez, o plano é chegar antes, e ficar.