Missão do Telescópio Espacial Roman pode se estender por até 22 anos graças à economia de combustível

O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA, que ainda não atingiu sua órbita planejada ao redor do segundo ponto de Lagrange do sistema Sol-Terra (L2), recebeu uma perspectiva de missão significativamente mais longa. Graças à economia de combustível nas fases iniciais do voo, a sonda é capaz de realizar observações científicas por 22 anos.

O plano inicial previa cinco anos de observações iniciais, seguidos por mais cinco anos de missão estendida. Agora, a duração total da missão pode chegar a 22 anos.

Jamie Dunn, diretor do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, declarou que 'graças ao planejamento excepcional de nossa equipe de dinâmica orbital, à excelente execução da equipe de operações e ao lançamento preciso pela SpaceX, Roman tem combustível para potenciais operações científicas por pelo menos 22 anos'.

Alison Rao, responsável pelo sistema de propulsão do Roman em Goddard, explicou que, como a massa do Roman acabou sendo menor do que a calculada, foi possível encher os tanques de combustível até a capacidade máxima, e não apenas até o necessário para cumprir o requisito de dez anos.

A diferença foi substancial: um documento de referência de 2015 previa uma massa total da espaçonave de 4.166 kg, utilizando apenas 107 kg de combustível. Mais tarde, à medida que o projeto evoluía, a massa prevista aumentou para 9,8 mil kg. No entanto, no lançamento, o Roman pesava 8.056 kg. Como havia espaço adicional nos tanques, a menor massa permitiu carregar mais combustível.

De acordo com o estudo de recursos da missão, esse combustível adicional pode fornecer cerca de quatro anos adicionais de observação.

Outro ganho foi obtido através da primeira correção de trajetória após o lançamento. A manobra ocorreu em 31 de agosto e foi concluída com precisão superior a 99%. Além da alta precisão, ela também se beneficiou do menor peso da espaçonave. Durante a correção, que durou cerca de três minutos, a NASA utilizou apenas 18 kg de combustível contra os 200 kg planejados, o que representa menos de 10% da quantidade inicialmente reservada.

A próxima correção de trajetória também deverá consumir menos combustível do que o planejado, visto que a primeira manobra foi tão precisa. A fase final do voo também deve contribuir para a economia. Planeja-se que, no início de dezembro, o Roman seja colocado em órbita halo ao redor do ponto L2, e a NASA espera que essa manobra também exija menos combustível do que o inicialmente previsto.

Após atingir a órbita, o telescópio precisará apenas de pequenas ativações periódicas para manter a trajetória, aproximadamente a cada 28 dias. Somado, esses fatores podem proporcionar cerca de 12 anos adicionais de observação.

Mais detalhes:

Os primeiros cinco anos da missão serão dedicados principalmente aos chamados Levantamentos Comunitários Principais (Core Community Surveys), incluindo o Levantamento de Domínio Temporal em Altas Latitudes de Longo Prazo (High-Latitude Time-Domain Survey).

Os cinco anos originalmente planejados para a missão estendida serão dedicados ao programa Observador Geral (General Observer, GO), que oferece oportunidades de observação do telescópio a uma comunidade mais ampla de astrônomos e astrofísicos. Cerca de 50 propostas já foram submetidas ao programa GO. A NASA ainda não informou como serão utilizados os aproximadamente 12 anos adicionais de observação, mas o programa deve cobrir uma parte significativa desse período. Pesquisas principais também podem receber tempo adicional.

Roman ainda está equipado com um coronógrafo — um instrumento que serve como demonstrador tecnológico para uma futura missão voltada à busca de planetas. Se o equipamento apresentar bons resultados, ele também poderá ser usado durante os anos adicionais da missão.

O telescópio foi originalmente chamado de WFIRST (Wide-Field Infrared Survey Telescope), mas mais tarde recebeu o nome de Nancy Grace Roman em homenagem à primeira diretora de astronomia da NASA. Inicialmente, o projeto previa um espelho de 1,5 metro, mas durante o desenvolvimento, o telescópio passou a ter um espelho de 2,4 metros, que foi projetado originalmente para um satélite de observação. Após muitos anos de mudanças no projeto e discussões sobre financiamento e objetivos científicos, Roman está se aproximando da fase operacional.

Ao chegar ao ponto L2, a espaçonave passará por processos de comissionamento e testes antes do início das observações científicas. O artigo sobre o Telescópio Roman pode dobrar o prazo da missão e permanecer no espaço por 22 anos, conforme relatado pela Olhar Digital.

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Projeto planeja lançamento de sonda espacial para 800 anos: avanço histórico ou ilusão tecnológica?

Um pequeno aparelho espacial pode ser lançado na direção de Alfa Centauri, o sistema estelar mais próximo do Sol, em uma viagem que levará cerca de 80 mil anos. A proposta, chamada Fermi Explorer, pretende usar tecnologias já existentes para demonstrar a possibilidade de uma missão interestelar, mesmo que extremamente lenta, sem depender de propulsores futuristas ou investimentos bilionários.

Esta ideia foi apresentada na terça-feira (1) pelo matemático e físico britânico Philip Johnston e outros empreendedores. O grupo planeja arrecadar 15 milhões de dólares (cerca de 76,6 milhões de reais brasileiros) para criar uma sonda com uma carga útil de apenas 1 kg e tentar lançá-la em 2029. Em vez de visar uma chegada rápida, o projeto aposta em uma estratégia de baixo custo para posicionar o veículo espacial no caminho para outra estrela.

Discussão sobre os objetivos da missão

Em entrevista ao Olhar Digital, Roberto Dias da Costa, professor adjunto do Departamento de Astronomia da IAG-USP e diretor da CienTec, explicou que o objetivo da missão não é uma estrela isolada como o nosso Sol. Ele esclareceu que Alfa Centauri é um sistema triplo composto por duas estrelas muito semelhantes ao Sol, chamadas Alfa Centauri A e Alfa Centauri B, e uma anã vermelha, conhecida como Proxima Centauri, que é significativamente menor.

Segundo o astrônomo, as duas estrelas maiores estão separadas por 23 unidades astronômicas (UA), equivalente à distância entre o Sol e o planeta Urano, e estão localizadas a 4,36 anos-luz da Terra. A terceira estrela orbita este par a uma distância muito maior, sendo a mais próxima do nosso planeta. «Próxima está significativamente mais longe do par, estando atualmente a cerca de 12 mil UA deles, e está localizada a 4,24 anos-luz de nós, ou seja, um pouco mais perto».

Apesar de ser nossa vizinha estelar mais próxima, a distância é tão imensa que uma nave comum levaria milhares de anos para percorrer esse caminho. O Fermi Explorer se moverá a uma velocidade aproximada de 25 km/s, o que é suficiente para sair do Sistema Solar, mas muito pouco em comparação com as distâncias entre as estrelas. Como resultado, a viagem levará cerca de 79.800 anos.

Isso significa que, se a missão for lançada em 2029 e seguir seu curso, a chegada ocorrerá por volta de 81.829! Nenhum dos participantes do projeto estará vivo para ver o resultado. Na verdade, milhares de gerações passarão entre o lançamento e a chegada. Assim, o aparelho espacial funcionará como uma espécie de cápsula tecnológica enviada para um futuro tão distante que o mundo moderno será irreconhecível.

Mecanismo de aceleração

O desafio começa muito antes de a sonda deixar o Sistema Solar. O Fermi Explorer será primeiro lançado em órbita terrestre baixa, provavelmente como parte de uma missão conjunta de lançamento. Em seguida, começará uma longa série de manobras ao redor do Sol. Em vez de simplesmente direcionar o aparelho para Alfa Centauri, os desenvolvedores pretendem usar a própria estrela como parte do mecanismo que confere velocidade à sonda.

Durante mais de dez anos, a sonda realizará órbitas cuidadosamente calculadas, aproximando-se gradualmente do Sol. O ponto de aproximação máxima pode atingir 0,42 unidade astronômica, ou cerca de 62,9 milhões de quilômetros, o que representa um pouco menos da metade da distância média entre a Terra e o Sol. Nesta área, a radiação solar é muito mais intensa, permitindo que os painéis gerem mais energia para alimentar a propulsão elétrica.

A equipe planeja combinar esses passagens próximas do Sol com o chamado efeito de Oberth, um fenômeno que permite aproveitar melhor o impulso do motor quando o veículo espacial se move em alta velocidade. Múltiplas tais manobras, chamadas de «injeção de pericentro», aumentarão gradualmente a velocidade da sonda até que ela possa finalmente sair do Sistema Solar.

No entanto, segundo Costa, a estratégia adotada pelo grupo privado não representa um grande avanço no setor aeroespacial. «Eles dizem que é um teste de tecnologia, mas eu acredito que isso servirá apenas como uma verificação do 'efeito da cinta elástica', que consiste em colocar a sonda em uma órbita que permita passar perto de um corpo muito massivo, neste caso o Sol, e assim ganhar velocidade. Mas isso não é nada de novo, muitos sondas já usaram essa técnica».

De acordo com uma avaliação técnica de 81 páginas, preparada com a ajuda de inteligência artificial, esse processo de aceleração solar pode levar cerca de 12 anos. Depois disso, o Fermi Explorer continuará se movendo praticamente por inércia em direção a Alfa Centauri. Uma velocidade de cerca de 25 km/s será suficiente para iniciar a viagem, mas não para torná-la rápida. A maior parte dos 80 mil anos será gasta no longo espaço interestelar.

A missão não é destinada a transportar pessoas ou mesmo grandes quantidades de instrumentos científicos. A prioridade é testar se um aparelho espacial muito pequeno pode realizar tal viagem usando componentes relativamente simples. No entanto, sem propulsão ativa após a fase inicial, o astrônomo da IAG-USP destaca o problema da precisão da trajetória. «Como esta sonda hipotética não tem nenhuma direção e se moverá apenas por inércia, acho impossível 'mirar' precisamente em uma das três estrelas do sistema».

Após as primeiras fases, surgirá o problema da comunicação. O contato direto durará cerca de 18 meses, enquanto os refletores ajudarão os telescópios terrestres a rastrear o aparelho por algum tempo. No entanto, quando ele cruzar a região de Júpiter, o Fermi Explorer se tornará cada vez mais difícil de detectar, avançando silenciosamente por dezenas de milhares de anos. Não haverá equipe esperando a chegada, nem missão de resgate. O destino da sonda será continuar sua trajetória até alcançar o sistema Alfa Centauri.

Observações adicionais

A perda de sinal em um estágio tão precoce é um dos aspectos mais criticados pelos especialistas. «Se eles mesmos dizem que perderão a capacidade de rastreamento da sonda quando ela estiver a distância de Júpiter, então dali em diante serão apenas especulações. Note que as sondas Voyager 1 e 2 foram lançadas em 1977 e ainda estão funcionando! Elas estão agora mais de 150 vezes mais longe do Sol do que a Terra! Júpiter está apenas 5 vezes mais longe do Sol do que nós», analisa Costa.

Por mais improvável que pareça, a viagem de 80 mil anos tem um objetivo que vai além do simples alcance de outra estrela. Johnston relaciona o projeto ao Paradoxo de Fermi, que levanta a questão de por que, apesar do enorme número de estrelas e planetas existentes, ainda não encontramos provas convincentes da existência de outras civilizações. Uma das possíveis razões é que as viagens interestelares são muito complexas para qualquer forma de vida.

O Fermi Explorer seria uma maneira de testar exatamente essa hipótese. Se uma civilização tecnológica for capaz de enviar um pequeno aparelho espacial para outra estrela usando recursos relativamente modestos, mesmo que leve dezenas de milhares de anos para chegar, uma das barreiras possíveis do paradoxo enfraquece. A missão também deixaria uma mensagem para um futuro extremamente distante: a humanidade conseguiu, pelo menos, tentar atravessar o espaço entre as estrelas.

O projeto ainda está longe de ter garantia de implementação. A equipe precisa garantir financiamento, construir o aparelho espacial, encontrar um lançamento adequado e executar a complexa sequência de manobras. Mesmo que todas essas etapas sejam concluídas, a missão permanecerá uma aposta com um prazo praticamente incompreensível.