O telescópio espacial mais poderoso da NASA concluiu o arriscado processo de desdobramento

O Telescópio Espacial James Webb conseguiu executar uma sequência angustiante de etapas que em breve irá permitir aos humanos observar as profundezas do universo como nunca.

Publicado 11/01/2022, 12:10
Telescópio Espacial James Webb

Foram executadas centenas de etapas minuciosas no espaço para ativar com sucesso o Telescópio Espacial James Webb da NASA.

Ilustração de NASA

O telescópio mais poderoso alguma vez enviado para o espaço sobreviveu à parte mais arriscada da sua missão: um desdobramento traiçoeiro que envolveu centenas de etapas. Desde o seu lançamento no dia de Natal, o Telescópio Espacial James Webb, que custou 10 mil milhões de dólares, girou e esticou as suas extremidades até atingir a configuração final – uma transformação complicada que foi realizada enquanto o telescópio se projetava em direção um ponto no espaço a mais de um milhão de quilómetros de distância.

Para os cientistas e engenheiros envolvidos na missão, e para os entusiastas do espaço que a acompanham, foram 15 dias muito tensos. O telescópio precisava de executar cada etapa na perfeição e, apesar de os engenheiros terem ensaiado cuidadosamente a sequência na Terra, não havia forma de saber como é que o observatório iria realmente funcionar no espaço. Um erro no processo de ativação poderia ter sido o final prematuro – e devastador – da missão. Contudo, o processo de abertura do espelho principal do telescópio ficou concluído no dia 8 de janeiro, marcando o fim da sequência principal de ativação.

Durante os próximos cinco meses ou mais, as equipas vão terminar a testagem e os ajustes ao observatório para se prepararem para as primeiras observações científicas. Quando estiver configurado, o telescópio vai ter capacidade para observar o universo ao longo do tempo cósmico, captando imagens de objetos que se formaram há mais de 13 mil milhões de anos. Esta missão visa contar a história do universo – olhar para trás no tempo e estudar a infância do cosmos, um reino fervilhante de radiação e caos do qual emergiram estrelas, galáxias, planetas e pessoas.

Daqui a duas semanas, o telescópio vai chegar ao seu destino final, um ponto no espaço conhecido por L2, que fica a quatro vezes a distância que a lua está da Terra. E depois de um lançamento quase perfeito, o Telescópio Espacial James Webb pode vir a acabar por estudar o universo durante muito mais tempo do que o seu período de vida oficial de 10 anos.

É um arranque promissor para uma missão que já enfrentou inúmeros obstáculos. Originalmente programado para ser lançado em 2007, o telescópio sofreu vários atrasos; os custos foram-se acumulando e surgiram ameaças de cancelamento, incluindo uma controvérsia em torno do administrador da NASA que dá nome ao telescópio. Contudo, após décadas de trabalho, o observatório futurista vai finalmente vislumbrar a luz emitida pelos primeiros dias do universo.

“É uma equipa que tem enfrentado muitos obstáculos ao longo do tempo, mas temos de olhar para o trabalho incrível que fizeram”, diz Thomas Zurbuchen, administrador-adjunto da NASA. “As pessoas não têm noção das dificuldades. É muito, muito, muito difícil, e aquilo a que estamos a assistir é realmente a história a ser escrita.”

A viagem do foguetão até à órbita

O marco mais recente da NASA subiu aos céus no dia 25 de dezembro com a ajuda de um foguetão Ariane 5 lançado de Kourou, na Guiana Francesa. Cerca de 27 minutos depois, o telescópio separou-se suavemente do estágio superior do foguetão, que estava equipado com uma câmara que captou o momento em que o observatório se começou a afastar. Nessas imagens, um instrumento gigantesco brilha na escuridão do espaço, uma escuridão que só é perturbada pelo arco azul do nosso planeta.

Esta é possivelmente a última visão detalhada que a humanidade irá ter do telescópio James Webb, captada por uma câmara instalada no foguetão quando o telescópio foi libertado.

Fotografia de NASA, ESA

Esta será provavelmente a última vez que os humanos irão ter uma visão aproximada do telescópio, embora os astrónomos estejam a rastrear o seu ténue brilho durante a viagem até ao ponto L2.

Pouco antes de sair do campo de visão da câmara, o Telescópio Espacial James Webb estendeu o seu painel e começou a recolher energia solar. Sem este primeiro passo crucial, não havia missão. “Sem energia, não podemos fazer grande coisa”, disse Alphonso Stewart, engenheiro da NASA, no dia 4 de janeiro.

Contudo, embora o nervosismo em torno do lançamento já tivesse desaparecido, os cientistas e engenheiros sabiam que a parte mais difícil da missão ainda estava no horizonte.

Ativação no espaço

Depois de ativado, o Telescópio Espacial James Webb tem cerca de três andares de altura e o seu escudo solar tem quase o tamanho de um campo de ténis. O telescópio é tão grande que não conseguiria fazer a viagem até ao espaço com a sua configuração final.

Os engenheiros dobraram o espelho primário de 6,4 metros de largura, esconderam o espelho secundário mais pequeno e enrolaram o escudo solar de 21 metros. O escudo solar, uma delicada faixa de material de cinco camadas, ajuda a manter os instrumentos científicos arrefecidos a 197 graus negativos, permitindo aos instrumentos vislumbrar as fracas assinaturas de infravermelhos das primeiras estrelas e galáxias – sem captar o calor do próprio telescópio.

“O escudo solar foi uma das coisas mais complicadas que colocámos no espaço”, diz Jane Rigby, da NASA. “Quando olhamos para os requisitos científicos e para o que a ciência precisa que a engenharia faça, isso leva-nos diretamente ao escudo solar.”

Todos estes elementos precisavam de estar bem armazenados e protegidos para o lançamento, diz Jane Rigby, para o telescópio não vibrar demasiado e ficar danificado. Após o lançamento, o telescópio começou a libertar todas as proteções e a ativar os seus vários componentes – um processo arriscado com 344 pontos de falha possíveis.

As equipas da missão resolveram antecipadamente alguns dos problemas mais pequenos – motores que aqueciam mais do que o esperado; anomalias de energia vinculadas ao painel solar – até que chegou o momento de fazer a ativação principal. Neste processo, o desdobramento do escudo solar foi o mais complicado. O painel precisava de ser desdobrado e esticado, camada por camada, sem colar ou prender, como se fosse um veleiro – mas no espaço – de forma robótica e sem qualquer margem de erro.

Passo a passo, correu tudo conforme planeado. Os parafusos soltaram-se. As coberturas foram retiradas. Ao longo de 26 horas, cabos, polias e motores guiaram e esticaram as cinco camadas finas como se fossem um alfinete numa vela de seis cantos para proteger o telescópio do sol e da Terra. Em Baltimore, no controlo da missão, as equipas não conseguiam ver o processo a desenrolar-se, mas conseguiam saber o que estava a acontecer com base na quantidade de energia recolhida pelos motores e pela forma como o telescópio respondia.

No dia 4 de janeiro, a ativação do escudo solar foi considerada um sucesso. Esta é a primeira vez que alguém ativa um sistema destes no espaço, disse Alphonso Stewart. “Foi a primeira vez e acertámos em cheio.”

“MAS QUE DIA”, escreveu Jane Rigby. “Estou tão aliviada.”

Depois, o espelho secundário do telescópio, que é essencial para focar toda a luz recolhida nos detetores, também foi ativado. Sem ele, o telescópio seria apenas um enorme espelho de berílio revestido a ouro a flutuar no espaço.

Finalmente, no dia 8 de janeiro, as enormes asas do espelho primário terminaram de desdobrar. “Temos um observatório completamente ativo”, disse Carl Starr, o diretor de operações, com as celebrações a ecoarem pelo controlo de missão.

O futuro do telescópio espacial dourado

Enquanto a jornada até ao ponto L2 continua, cientistas e engenheiros estão a preparar o telescópio para observar o cosmos. E também estão a considerar uma missão que pode durar muito mais do que os 10 anos iniciais. O foguetão Ariane 5 colocou o Telescópio Espacial James Webb numa órbita tão perfeita que o telescópio só precisou de gastar uma pequena quantidade de combustível para definir o rumo até ao L2. Quando chegar ao destino, o telescópio precisa de queimar combustível regularmente para permanecer em órbita, mas a nave tem agora mais combustível do que o esperado.

O combustível não é o único fator que pode limitar a vida útil da missão, mas é um fator importante. Por enquanto, a NASA ainda não definiu um número exato para o tempo que o combustível vai durar, mas as equipas estão otimistas.

“Sabemos que temos combustível para muito mais do que os 10 anos planeados”, diz Greg Robinson, diretor do programa. “O que não sabemos é como iremos usar os propulsores e o combustível para concluir a fase final. Portanto, creio que é demasiado prematuro especular valores ...[mas] para já, posso afirmar que vai muito além dos 10 anos iniciais.”

Também é possível que uma missão de reabastecimento esteja no futuro do Telescópio Espacial James Webb, algo que aumentaria significativamente a vida útil da missão. Ao contrário do venerável Telescópio Espacial Hubble – que foi reparado várias vezes por astronautas – o telescópio James Webb vai estar demasiado longe para ser reparado por humanos. Mas Thomas Zurbuchen diz que o desenvolvimento de tecnologia para uma missão robótica de reabastecimento é uma prioridade.

“Pedi à equipa para averiguar o que se pode fazer – para perceber se temos opções de manutenção para o telescópio James Webb”, diz Thomas Zurbuchen. A NASA ainda não dispõe de tecnologia para reabastecer o telescópio, mas este foi projetado com vários recursos que podem possibilitar uma missão de manutenção: um tanque recarregável de combustível, protetores de calor removíveis, sistemas visuais de orientação e pontos acessíveis de fixação.  

Da mesma forma, o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman – o próximo grande observatório espacial da NASA, que se vai juntar ao Telescópio Espacial James Webb no L2 – também foi projetado para facilitar a manutenção. “Quero sublinhar que o reabastecimento [e] manutenção é o rumo estratégico que queremos seguir para os nossos grandes ativos. É muito importante”, diz Thomas Zurbuchen.

Ninguém sabe ao certo o que o Telescópio Espacial James Webb vai descobrir quando começar a observar o espaço, mas quanto mais tempo o seu olhar se mantiver fixo em galáxias antigas, mundos alienígenas, estrelas pulsantes ou até mesmo nas luas do nosso próprio sistema solar, maior será a probabilidade de descobrirmos algo com o qual ninguém sonhou.
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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