A NASA virou muitas cabeças nos últimos anos, graças ao seu conceito de Missão no Novo Mundo - também conhecido como. Starshade. Consistindo de um ocultador gigante em forma de flor, esta nave espacial proposta deve ser implantada ao lado de um telescópio espacial (provavelmente o Telescópio Espacial James Webb). Em seguida, ele bloqueia o brilho de estrelas distantes, criando um eclipse artificial para facilitar a detecção e o estudo de planetas que os orbitam.
O único problema é que esse conceito deve custar um centavo considerável - estimados entre US $ 750 milhões e US $ 3 bilhões! Por isso, a professora Simone D’Amico de Stanford (com a ajuda do especialista em exoplanetas Bruce Macintosh) está propondo uma versão reduzida do conceito para demonstrar sua eficácia. Conhecido como mDot, este oculter fará o mesmo trabalho, mas a uma fração do custo.
O objetivo por trás de uma oculter é simples. Ao caçar exoplanetas, os astrônomos são forçados a confiar predominantemente em métodos indiretos - o mais comum é o método de trânsito. Isso envolve o monitoramento de estrelas quanto a quedas na luminosidade, que são atribuídas aos planetas que passam entre eles e o observador. Medindo a taxa e a frequência desses mergulhos, os astrônomos são capazes de determinar o tamanho dos exoplanetas e seus períodos orbitais.
Como Simone D'Amico, cujo laboratório está trabalhando neste sistema eclipsante, explicou em um comunicado de imprensa da Universidade de Stanford:
“Com medições indiretas, você pode detectar objetos perto de uma estrela e descobrir seu período de órbita e distância da estrela.. Todas essas informações são importantes, mas com a observação direta você pode caracterizar a composição química do planeta e potencialmente observar sinais de atividade biológica - a vida. ”
No entanto, esse método também sofre de uma taxa substancial de falsos positivos e geralmente requer que parte da órbita do planeta intercepte uma linha de visão entre a estrela hospedeira e a Terra. Estudar os exoplanetas em si também é bastante difícil, pois a luz vinda da estrela provavelmente será vários bilhões de vezes mais brilhante que a luz refletida no planeta.
A capacidade de estudar essa luz refletida é de particular interesse, pois produziria dados valiosos sobre as atmosferas dos exoplanetas. Como tal, várias tecnologias importantes estão sendo desenvolvidas para bloquear a luz interferente das estrelas. Uma espaçonave equipada com um ocultador é uma dessas tecnologias. Emparelhada com um telescópio espacial, esta espaçonave criaria um eclipse artificial na frente da estrela para que os objetos ao seu redor (exoplanetas) possam ser vistos com clareza.
Mas, além do custo significativo da construção de um, também há a questão de tamanho e implantação. Para que essa missão funcionasse, o próprio ocultador precisaria ter o tamanho de um diamante de beisebol - 27,5 metros (90 pés) de diâmetro. Também precisaria ser separado do telescópio por uma distância igual a vários diâmetros da Terra e teria que ser implantado além da órbita da Terra. Tudo isso resulta em uma missão bastante cara!
Assim, D'Amico - professor assistente e chefe do Laboratório de Encontros Espaciais (SRL) em Stanford - e Bruce Macintosh (professor de física de Stanford) se uniram para criar uma versão menor chamada Oculter / Telescópio Miniaturizado Distribuído ( mDOT). O objetivo principal do mDOT é fornecer uma demonstração de vôo de baixo custo da tecnologia, na esperança de aumentar a confiança em uma missão em grande escala.
Como Adam Koenig, um estudante de graduação do SRL, explicou:
“Até o momento, nenhuma missão foi realizada com o grau de sofisticação necessário para um desses observatórios de imagens de exoplanetas. Quando você está pedindo à sede alguns bilhões de dólares para fazer algo assim, seria ideal poder dizer que já voamos tudo isso antes. Este é apenas maior.
Composto por duas partes, o sistema mDOT tira proveito dos recentes desenvolvimentos na miniaturização e na tecnologia de pequenos satélites (smallsat). O primeiro é um microssatélite de 100 kg equipado com uma máscara de estrelas de 3 metros de diâmetro. O segundo é um nanossatélite de 10 kg que carrega um telescópio medindo 10 cm de diâmetro. Ambos os componentes serão implantados em alta órbita terrestre com uma separação nominal de menos de 1.000 quilômetros (621 mi).
Com a ajuda de colegas do SRL, o formato da sombra estelar do mDOT foi reformulado para atender às restrições de uma espaçonave muito menor. Como Koenig explicou, esta sombra estelar reduzida e especialmente projetada poderá fazer o mesmo trabalho que a versão em larga escala em forma de flor - e com um orçamento limitado!
"Com essa forma geométrica especial, é possível fazer com que a luz difrate em torno da sombra da estrela se anule", disse ele. “Então, você tem uma sombra muito, muito profunda bem no centro. A sombra é profunda o suficiente para que a luz da estrela não interfira nas observações de um planeta próximo ".
No entanto, como a sombra criada pela sombra estelar do mDOT tem apenas dezenas de centímetros de diâmetro, o nanossatélite terá que fazer algumas manobras cuidadosas para permanecer dentro dela. Para esse fim, D’Amico e o SRL também projetaram um sistema autônomo para o nanossatélite, o que permitiria realizar manobras de formação com a sombra estelar, interromper a formação quando necessário e encontrar com ele novamente mais tarde.
Uma limitação infeliz à tecnologia é o fato de ela não conseguir resolver planetas semelhantes à Terra. Especialmente no que diz respeito às estrelas do tipo M (anã vermelha), é provável que esses planetas orbitam muito perto das estrelas-mãe para serem observados com clareza. No entanto, ele será capaz de resolver gigantes de gás do tamanho de Júpiter e ajudar a caracterizar concentrações exozodiacais de poeira em torno de estrelas próximas - ambas prioridades da NASA.
Enquanto isso, D’Amico e seus colegas usarão o Testbed for Rendezvous and Optical Navigation (TRON) para testar seu conceito de mDOT. Essa instalação foi especialmente construída pela D’Amico para replicar os tipos de condições de iluminação complexas e únicas encontradas pelos sensores no espaço. Nos próximos anos, ele e sua equipe trabalharão para garantir que o sistema funcione antes de criar um eventual protótipo.
Como D´Amico disse sobre o trabalho que ele e seus colegas do SNL realizam:
"Estou entusiasmado com meu programa de pesquisa em Stanford porque estamos enfrentando desafios importantes. Quero ajudar a responder perguntas fundamentais e se você olhar em todas as direções atuais da ciência e exploração espacial - se estamos tentando observar exoplanetas, aprender sobre a evolução do universo, montar estruturas no espaço ou entender nosso planeta - formação de satélites - voar é o principal facilitador. ”
Outros projetos nos quais a D’Amico e o SNL estão envolvidos atualmente incluem o desenvolvimento de formações maiores de minúsculas naves espaciais (também conhecidas como "satélites de enxame"). No passado, D'Amico também colaborou com a NASA em projetos como o GRACE - uma missão que mapeou variações no campo de gravidade da Terra como parte do programa ESSP (Earth System Science Pathfinder da NASA) - e o TanDEM-X, um patrocinador da SEA. missão que produziu mapas 3D da Terra.
Esses e outros projetos que buscam alavancar a miniaturização em prol da exploração espacial prometem uma nova era de custos mais baixos e maior acessibilidade. Com aplicações que variam de enxames de minúsculos satélites de pesquisa e comunicação a nanocraft, capazes de fazer a jornada para Alpha Centauri a velocidades relativísticas (Breakthrough Starshot), o futuro do espaço parece bastante promissor!
Não deixe de conferir também este vídeo da instalação do TRON, cortesia da Standford University:
