Como está o Telescópio Espacial James Webb duas semanas após seu lançamento?
Concepção artística do Telescópio Espacial James Webb totalmente implantado. Crédito: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez
No dia 25 de dezembro, o Telescópio Espacial James Webb (JWST) finalmente saiu do chão, a bordo do foguete Ariane 5, rumo ao segundo ponto de Lagrange do nosso planeta — região de equilíbrio entre as gravidades do Sol e da Terra, que acompanha a translação terrestre. Lá, ele poderá apontar seus sensores infravermelhos ao Universo e observar exoplanetas, penetrar nas nuvens de poeira cósmica e capturar luz de 13,5 bilhões de anos atrás — uma janela para um Universo jovem, quando ainda se formavam as primeiras galáxias.
Mas isso só poderá ocorrer depois uma arriscada viagem de 1,5 milhões de quilômetros e 29 dias, na qual o telescópio deve fazer manobras de correção e desdobrar-se como um origami para implantar seu quebra-sol, seus instrumentos e seus icônicos espelhos hexagonais. Até mesmo pequenas falhas nesse complicado procedimento podem comprometer a missão antes mesmo que o projeto de 10 bilhões de dólares e décadas de trabalho faça sua primeira observação.
JWST dobrado como origami. Crédito: NASA/Chris Gunn
A anatomia do Telescópio Espacial James Webb
Para cumprir seus objetivos científicos e corresponder às expectativas após o lançamento de seu predecessor, o Telescópio Espacial Hubble, em 1990, o JWST deveria ser maior e mais complexo do que qualquer outro instrumento.
Ele é composto de algumas sistemas principais, que trabalham juntos para permitir as observações. O primeiro é seu grande quebra-sol, um escudo cinza em cinco camadas de apenas alguns milímetros se estendendo por mais de 23 metros. Sua função é proteger os sensores do telescópio do calor e radiação vindos da Terra e do Sol.
O segundo sistema é seu espelho principal, composto por 18 painéis dourados de berílio, pesando 40 quilogramas cada um. Eles formam a estrutura de 6,5 metros de diâmetro cujo objetivo é capturar a luz dos objetos a serem observados e direcioná-la para o espelho secundário (terceiro). Este espelho, localizado na ponta de hastes, na frente do espelho principal, redireciona a luz para uma série de filtros, que selecionam quais partes do espectro serão visualizadas pelos sensores (quarto), que ficam logo atrás do “buraco” no centro do espelho principal. Eles são responsáveis por efetivamente “enxergar” os objetos e produzir as imagens.
Apesar de essencial para a missão, o tamanho desses sistemas apresenta um problema cotidiano — o mesmo que nos deparamos ao tentar fazer as malas para uma viagem. O compartimento de cargas do foguete Ariane 5, o maior disponível, possui apenas 5,4 metros de diâmetro. A solução é, portanto, fazer um telescópio dobrável, capaz de implantar seus sistemas durante a viagem.
JWST totalmente dobrado, em posição para lançamento no foguete Ariane 5. Crédito: NASA
Um origami espacial
Vinte e sete minutos após o lançamento, da base de Kourou, na Guiana Francesa, às 9h20 (Horário de Brasília), o JWST se separou de seu foguete. Poucos minutos depois, começou a desdobrar um painel solar, visando prover energia para seus sistemas. Após uma rápida manobra de correção de curso, foi a vez da abertura de uma antena de alta frequência, permitindo a comunicação entre o telescópio e as bases de comando, completando um dia do lançamento (L + 1 dia).
Muitas das manobras e desdobramentos são controlados por cientistas aqui da Terra, que avaliam em tempo real quais são os melhores procedimentos. A implantação dos sistemas foi planejada para durar pouco mais de duas semanas, mas após estas etapas iniciais, há espaço para atrasos sem comprometer a missão.
No segundo dia (L + 2 dias), o telescópio realizou mais uma manobra de correção de curso. Já no terceiro, começou a etapa mais arriscada da missão: o desdobramento do quebra-sol do telescópio. Mesmo não sendo o sistema de função mais complexa no JWST, ele certamente possui o desdobramento mais complicado, envolvendo 140 mecanismos de liberação, 8 motores de abertura e 400 polias — e todos devem funcionar na ordem correta, no momento em que são acionados.
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Este desdobramento começou com a abertura de dois “leques” laterais. No dia seguinte, uma haste foi acionada, estendendo-se 1,2 metros e separando o quebra-sol do restante dos instrumentos e espelhos do telescópio. Em L + 4 dias, uma aba lateral foi liberada, com a função de compensar pelo vento solar e regular a trajetória do telescópio.
Em L + 5 dias, as coberturas do quebra-sol foram liberadas, e o escudo expandiu-se para os lados como velas de um navio, sendo tencionado em seguida. Este processo durou cinco dias e completou a parte mais difícil da operação. Segundo a NASA, 75% dos possíveis pontos de falha para os quais não havia redundâncias ou backup já foram superados.
Vídeo mostrando a abertura dos “leques” laterais do quebra-sol. Crédito: NASA
“Este é um momento verdadeiramente importante”, afirmou Bill Ochs, gerente da missão JWST na NASA, em fala para sua equipe na finalização dessa etapa. “Quero apenas dar os parabéns a toda a equipe. Ainda temos muito trabalho a fazer, mas abrir o quebra-sol e colocá-lo em posição é muito, muito importante”.
Depois dessa conquista, os trabalhos continuaram, com a abertura das hastes que seguram o espelho secundário em L + 11 dias, data da redação desta matéria. Confira como o telescópio está agora e detalhes das próximas etapas nos sites da NASA.
Processo completo de abertura do telescópio. Crédito: NASA
Uma jornada de descobertas com o Telescópio Espacial James Webb
Até o momento, o JWST não enfrentou nenhuma dificuldade séria no desdobramento — o único problema identificado foi em um sensor que media a abertura do quebra-sol. Ele indicava que as abas laterais não haviam sido totalmente abertas, mas, ao considerar dados dos sensores de temperatura e giroscópios consistentes com a abertura completa, a equipe da NASA concluiu que o sensor estava defeituoso, e decidiu continuar da mesma forma.
Apesar dos sucessos, a jornada do JWST ainda não acabou. Hoje, L + 12 dias, o telescópio deve abrir um radiador para reduzir sua temperatura. Nos próximos dois dias, até L + 15 dias, ele deve abrir suas “asas laterais”, colocando as últimas partes do espelho principal em posição, ajustando os alinhamentos dos painéis hexagonais e calibrando seus instrumentos. Com esta etapa, a implantação do JWST estará completa.
A partir de então, ele seguirá por mais duas semanas até o segundo ponto de Lagrange, quando acionará seus propulsores para encaixar-se na posição certa, compartilhando-a com outros seis satélites enviados desde os anos 2000. A partir daí começará um outra jornada, desta vez muito menos estressante para a equipe NASA: uma jornada de descobertas em um dos desenvolvimentos científicos mais importantes das últimas décadas.
Publicado em 06/01/2021.
Guilherme P. P. Bolzan