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– O lançamento do Telescópio Espacial James Webb está previsto para ocorrer nos próximos dias. Para o físico da ETH Zurich Adrian Glauser, que esteve envolvido em duas contribuições nada espetaculares, mas vitais para este ambicioso projeto, isso encerrará um longo período de expectativa ansiosa.
Courtesy EPFL by Felix Würsten: O lançamento de um foguete Ariane do Centro Espacial da Guiana nos próximos dias marcará a realização de um sonho de longa data de Adrian Glauser. A bordo estará o Telescópio Espacial James Webb – JWST, que tem uma missão programada para durar até dez anos. Glauser, um físico da ETH Zurich, passou os últimos 18 anos trabalhando neste projeto desafiador, que é a continuação do Telescópio Espacial Hubble. Repetidamente, foi adiado. “Com o passar dos anos, aprendi a ficar calmo sempre que há um contratempo”, diz ele. “Mas agora que o lançamento realmente parece estar acontecendo, estou muito animado!”
A missão
O Telescópio Espacial James Webb (Webb) é o próximo grande observatório de ciências espaciais após o Hubble, projetado para responder a perguntas pendentes sobre o Universo e fazer descobertas revolucionárias em todos os campos da astronomia. Webb verá mais longe em nossas origens: da formação de estrelas e planetas ao nascimento das primeiras galáxias no início do Universo. Webb é uma parceria internacional entre NASA, ESA e CSA. O telescópio será lançado em um Ariane 5 do espaçoporto europeu na Guiana Francesa.
O lançamento
- Data de lançamento prevista: 25 de dezembro de 2021
- Local de lançamento: porto espacial da Europa na Guiana Francesa
- Veículo lançador : Ariane 5
- Órbita: Lagrange ponto 2, 1,5 milhões de km da Terra
Espelho em tempo real: https://youtu.be/tlGTem8vkB0
Bem protegido contra o sol
Com um orçamento de cerca de 10 bilhões de dólares, o JWST custou mais do que qualquer outro projeto científico na área de voos espaciais não tripulados. É também uma das missões espaciais mais complexas de todos os tempos. Ao contrário de seu antecessor, o novo telescópio não entrará em órbita ao redor da Terra. Em vez disso, ele ficará estacionado no ponto externo de Lagrange, L2, a cerca de 1,5 milhão de quilômetros no espaço. Este é um dos cinco pontos em que um objeto artificial orbitará o sol na mesma velocidade da Terra, sem alterar sua posição em relação à Terra.
Como local para um telescópio espacial, é ideal porque a essa distância é muito mais fácil protegê-lo da radiação solar do que se estivesse em órbita ao redor da Terra. No caso do JWST, isso é vital, pois seus quatro instrumentos infravermelhos funcionam corretamente apenas quando a radiação solar e as flutuações de temperatura são reduzidas ao mínimo. Junto com dois espectrógrafos infravermelhos, o JWST também é equipado com uma câmera de infravermelho próximo, que é resfriada passivamente a 50 kelvins, e um instrumento de observação para a faixa do infravermelho médio chamado MIRI, que é resfriado ativamente até 7 kelvins.
Condições extremas
Foi durante o doutorado, no ex-grupo de astronomia do Instituto Paul Scherrer (PSI) de Villigen, que Glauser participou do desenvolvimento do MIRI. Agora ele é gerente de projeto da contribuição suíça para a missão. “Trabalhamos em estreita colaboração com dois parceiros industriais, Ruag Aerospace e Syderal, para desenvolver uma tampa especial feita de alumínio e cabos de conexão elétrica para este instrumento específico”, diz Glauser. Pode não soar particularmente espetacular, mas esses componentes precisam ter um desempenho confiável por vários anos em temperaturas extremamente baixas no espaço. Isso explica porque muito trabalho foi feito em seu desenvolvimento.
Os cabos conectores elétricos são feitos de aço inoxidável e são muito mais finos do que um fio de cabelo humano. Isso garante que eles transmitam o mínimo de calor possível ao instrumento. Além disso, eles são isolados com um plástico especial que não se torna quebradiço em temperaturas tão baixas. “Todas as peças são projetadas para não liberar átomos ou moléculas no espaço”, acrescenta Glauser. “Caso contrário, eles se condensariam no espelho MIRI, que atua como uma armadilha fria devido à temperatura extremamente baixa. E isso, por sua vez, comprometeria as observações. ” Por este motivo, o plástico usado para revestir os cabos de conexão foi pré-tratado antes da montagem, de modo a evitar qualquer liberação de gás no espaço.
Consertar não é uma opção
A outra peça suíça da MIRI – sua tampa de controle de contaminação – deve atender ao mesmo padrão. Esta tampa foi projetada para proteger o MIRI durante a fase de resfriamento, antes do início da operação normal. Também será usado para calibração posterior do instrumento. “O mecanismo da tampa de controle de contaminação deve funcionar de maneira confiável, caso contrário, todo o instrumento ficará inoperante”, diz Glauser. “Os reparos estão fora de questão, pois fica muito longe da Terra.”
O desenvolvimento dos dois componentes trouxe várias surpresas. Durante a inspeção e aprovação da tampa de controle de contaminação, por exemplo, descobriu-se que 13 dos parafusos estavam revestidos com um material contendo o metal pesado cádmio. Aos olhos da Agência Espacial Européia (ESA), este é um material problemático, pois pode se tornar instável em compostos químicos sob o vácuo. “Tive então que desenvolver um procedimento especial de medição para mostrar que os parafusos não liberaram cádmio até agora”, diz Glauser.
Mensagens do universo primordial
O novo telescópio, na concepção do qual Simon Lilly, Professor de Astrofísica Experimental da ETH Zurich, estava significativamente envolvido, foi projetado com quatro objetivos de missão em mente, que requerem instrumentação extremamente sensível. Entre outras coisas, os astrofísicos pretendem usar o JWST para voltar às origens do universo com o objetivo de descobrir como as primeiras estrelas e outras estruturas foram formadas após o Big Bang. Além disso, os cientistas querem investigar planetas que possam conter vida. “Não usaremos o JWST para procurar novos planetas”, diz Glauser, “mas, em vez disso, para dar uma olhada mais de perto naqueles que já identificamos. Para fazer isso, vamos medir diretamente a luz dos planetas espectralmente. ”
Na qualidade de físico pesquisador, Glauser passará a se beneficiar do acesso favorável ao tempo de observação concedido ao consórcio MIRI. “Essa é a grande vantagem de estarmos envolvidos no desenvolvimento de instrumentos como esses. Significará que podemos começar nossos projetos antes de outros grupos de pesquisa. ”
Pensando na próxima missão
Glauser lamenta o fim do grupo de astronomia do PSI. “É verdade, temos muito know-how aqui na ETH. Mas se você deseja participar do desenvolvimento de instrumentos, precisa de estruturas bem estabelecidas para o longo prazo. E isso não é fácil de conseguir em uma universidade ”. Um horizonte de longo prazo é essencial para projetos como esses. Na verdade, Glauser já está envolvido nos preparativos para uma missão, que vai investigar exoplanetas em algumas décadas que têm clima temperado e podem ter água líquida em sua atmosfera ou em sua superfície.
“Não vou testemunhar o lançamento dessa missão na minha vida profissional”, diz Glauser, “mas é fascinante pensar agora em como um futuro telescópio terá de ser construído para responder a perguntas como essas”. Com esse tipo de projeto, ele explica, não existe uma divisão simples entre cientistas, que apenas usam os instrumentos, e engenheiros, que apenas os constroem: “Você precisa de pessoas como eu – desenvolvedores de instrumentos – que podem definir, com base em uma perspectiva científica, o que os instrumentos devem medir. ” Ao mesmo tempo, há uma vantagem adicional em se envolver como uma instituição de pesquisa: “Você também tem uma palavra a dizer sobre que tipo de questões de pesquisa serão destacadas no futuro.”
Em antecipação às primeiras imagens
Por enquanto, porém, Glauser está se concentrando no curto prazo. Logo após o lançamento do foguete Ariane, a fase crítica da missão JWST terá início. No curso de uma jornada de um mês até seu destino, o telescópio se desdobrará progressivamente em uma manobra complexa até atingir seu tamanho real. Seguirá então um período de vários meses durante o qual os instrumentos esfriam até a temperatura necessária e são calibrados. Se todos os vários componentes funcionarem conforme planejado, as primeiras observações científicas podem começar no próximo verão. Glauser, por exemplo, já está ansioso para estudar as imagens que o novo telescópio entregará à Terra.
Outras fontes: The European Space Agency
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