Dois novos telescópios espaciais futuristas verão o que não vemos hoje

Entre os projetos que a NASA promoveu para a Fase 2 de Conceitos Avançados Inovadores (NIAC) estão dois telescópios espaciais, um com um conceito radical de lente líquida e outro baseado em múltiplos satélites para observação em um comprimento de onda que os astrônomos ainda têm dificuldade em captar.

Representação artística do Grande Observatório de Comprimentos de Onda Longos (GO-LoW). [Imagem: Mary Knapp]

Grande Observatório para Longos Comprimentos de Onda

A humanidade nunca viu o céu em baixas frequências de rádio porque a ionosfera da Terra impede que essas energias cheguem aos telescópios no solo, e é difícil captá-las do espaço com observatórios tradicionais devido aos longos comprimentos de onda envolvidos, que vão da escala de metro a quilômetro - seriam necessários telescópios grandes demais para serem factíveis.

É uma pena porque a radiação eletromagnética nessas baixas frequências carrega informações cruciais para estudar o meio interestelar e intergaláctico, e o campo magnétido das estrelas e dos exoplanetas, neste último caso um elemento crucial para sua habitabilidade.

O projeto Go-LOW (Great Observatory for Long Wavelengths, ou Grande Observatório para Longos Comprimentos de Onda) pretende fechar esta lacuna construindo uma matriz interferométrica de milhares de microssatélites idênticos, estacionados em um ponto Lagrange Terra-Sol (provavelmente o L5) para detectar emissões de rádio em frequências entre 100 kHz (comprimento de onda de 3 metros) e 15 MHz (comprimento de onda de 20 metros).

A interferometria é uma técnica que combina sinais de muitos receptores espacialmente separados para formar um grande telescópio "virtual", sendo ideal para a astronomia de comprimentos de onda longos - é essa técnica que está sendo usada para formar um radiotelescópio virtual do tamanho da Terra e fazer imagens de buracos negros.

Cada satélite carregará ainda uma inovadora antena vetorial, que permitirá o primeiro levantamento de campos magnéticos exoplanetários.

Os sistemas individuais de antena e receptor são simples e dispensam grandes estruturas, tornando o conceito muito mais barato do que um único e grande telescópio espacial, como o Hubble e o James Webb. Além, disso, o espaçamento muito grande entre os elementos da rede fornece uma resolução espacial muito grande, impraticável de se obter com um único observatório.

"A tecnologia necessária para cada peça individual do observatório (por exemplo, comunicação a laser, cubesats, alcance, cronometragem, transferência de dados, processamento de dados, propagação de órbita) não é um grande salto em relação ao estado da arte atual, mas a coordenação de todos esses elementos físicos, produtos de dados e sistemas de comunicação é novo e desafiador, especialmente em grande escala," disse Mary Knapp, do MIT, que coordena o projeto.

Representação artística do Telescópio Fluídico (FLUTE). [Imagem: Edward Balaban]

Telescópio espacial com lente líquida 

O segundo observatório é chamado FLUTE (Fluidic Telescope Experiment, ou Experimento do Telescópio Fluídico), um projeto que está sendo realizado no Centro de Pesquisas Ames, da NASA.

Telescópios maiores coletam mais luz e permitem enxergar mais longe no espaço e observar objetos distantes e pouco luminosos com mais detalhes. O problema é levar esses grandes telescópios ao espaço. É aí que entram as lentes líquidas, que podem ser montadas lá mesmo no espaço, permitindo construir telescópios muito maiores.

As lentes líquidas já são usadas em diversas aplicações aqui na Terra, incluindo microscópios e óculos, mas sempre em pequenas dimensões porque não é fácil controlar um líquido. Mas, uma vez controladas, essas lentes podem ser gigantescas e únicas, diferentes dos segmentos de espelhos usados em telescópios como o James Webb.

"O projeto FLUTE visa superar as limitações das abordagens atuais, abrindo caminho para observatórios espaciais com espelhos primários líquidos não segmentados de grande abertura, adequados para uma variedade de aplicações astronômicas. Esses espelhos seriam criados no espaço através de uma nova abordagem baseada na modelagem fluídica em microgravidade, que já foi demonstrada com sucesso em um ambiente de flutuabilidade neutra em laboratório, em voos parabólicos em microgravidade e a bordo da Estação Espacial Internacional," anunciou Edward Balaban, líder do projeto.

De fato, o laboratório de Balaban já vem realizando testes com lentes líquidas há cerca de dois anos.

"Para tornar viável a implementação do conceito nos próximos 15-20 anos com tecnologias de curto prazo e custos realistas, limitamos o diâmetro do espelho primário a 50 metros," anunciou Balaban. "Na Fase II, continuaremos a amadurecer os elementos-chave do nosso conceito de missão. Primeiro, continuaremos nossa análise de arquiteturas de molduras de espelho adequadas e nossa modelagem de suas propriedades dinâmicas.

Em segundo lugar, daremos os próximos passos em nossa modelagem baseada em aprendizado de máquina e trabalho experimental para desenvolver técnicas de aprimoramento da refletividade dos líquidos iônicos. Terceiro, avançaremos ainda mais no trabalho de modelagem da dinâmica do espelho líquido."

Inovação Tecnológica