Telescópio James Webb chega ao seu destino final longe da Terra
Ilustração artística do Telescópio Espacial James Webb no espaço. Crédito: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez
O Telescópio Espacial James Webb da NASA acaba de chegar ao seu destino final – um ponto gravitacionalmente especial no espaço conhecido como o segundo ponto de Lagrange, ou L2. O observatório de US $10 bilhões pode passar 20 anos ou mais lá, reunindo informações sem precedentes sobre o Universo enquanto observa o espaço profundo.
O Webb, que é o telescópio mais complexo já construído, caminha para L2 desde o seu lançamento no dia de Natal. Em 24 de janeiro, ele disparou um conjunto de propulsores e se colocou em órbita ao redor do ponto, que irá orbitar uma vez a cada seis meses. L2 está no lado oposto da Terra ao Sol, a cerca de 1,5 milhão de quilômetros de distância, ou quatro vezes a distância da Lua. Lá, a força gravitacional combinada do Sol e da Terra equilibra a força centrípeta que puxa o James Webb na direção oposta.
Apenas um punhado de missões espaciais viajaram para L2, que é um dos cinco pontos de Lagrange no sistema Sol-Terra. Mas mais missões estão planejadas, porque a localização é particularmente boa para observatórios astronômicos sensíveis, como o Webb. “Há algumas coisas únicas sobre a L2 que a tornam ideal para missões de astronomia”, diz David Milligan, gerente de operações de espaçonaves da Agência Espacial Europeia (ESA) em Darmstadt, Alemanha.
++ LEIA MAIS
NASA não vai renomear o Telescópio Espacial James Webb — e alguns astrônomos estão aborrecidos
Telescópio Espacial James Webb da Nasa deve ser lançado em dezembro
Isso inclui a capacidade de olhar para a maior parte do céu sem obstáculos. Telescópios que orbitam a Terra, como o Telescópio Espacial Hubble, têm muito de sua visão bloqueada pelo planeta durante a maior parte do tempo. De costas para o Sol, o Telescópio James Webb pode mantê-lo, assim como a Terra e a Lua, atrás dele. “L2 é muito bom porque tem os objetos mais brilhantes – o Sol, a Terra e a Lua – do mesmo lado no que diz respeito à espaçonave”, diz Karen Richon, engenheira que lidera a equipe de dinâmica de voo de Webb na NASA Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland. “Você pode fazer um grande protetor solar e bloquear todos os três o tempo todo.”
É exatamente isso que Webb faz. A partir de L2, seu protetor solar do tamanho de uma quadra de tênis sempre bloqueia o Sol, enquanto seu espelho primário de 6,5 metros de largura contempla a escuridão do espaço profundo. Webb estudará vários objetos astronômicos, incluindo as galáxias mais distantes do Universo, as atmosferas de planetas extra-solares e berçários estelares envoltos em poeira
Recepção fria
A outra grande vantagem do ponto L2 é que ele é frio. As missões ao redor da Terra entram e saem da luz solar a cada órbita, experimentando grandes variações de temperatura que fazem com que o equipamento se expanda e se contraia. Instrumentos científicos precisam permanecer frios para funcionar melhor e em L2 a temperatura é muito mais estável. Os quatro instrumentos científicos do Webb operam a temperaturas de cerca de -233°C – ou 40 graus acima do zero absoluto – para detectar fracos vislumbres de calor vindos de estrelas, galáxias e outros objetos cósmicos.
Os pontos de Lagrange receberam o nome de seu identificador, o matemático Joseph-Louis Lagrange, que em 1772 os descobriu como locais onde um pequeno corpo pode orbitar em conjunto com duas massas maiores. Isso torna L1 e L2, os pontos Lagrange mais próximos da Terra, lugares óbvios para se utilizar para a exploração espacial.
“Há um fluxo natural da Terra para esses locais”, diz Kathleen Howell, engenheira aeroespacial da Purdue University em West Lafayette, Indiana. No entanto, “só nas últimas décadas soubemos que esse caminho existia”.
++ LEIA MAIS
Exposição Space Adventure exibe itens utilizados em missões da NASA
Rover Perseverance da NASA falhou em sua primeira tentativa de coletar rocha em Marte
A primeira espaçonave a viajar para um ponto de Lagrange foi a missão International Sun-Earth Explorer 3 da NASA, que foi lançada em 1978 e foi para L1, um ponto no lado solar da Terra. Essa missão mostrou que era possível enviar espaçonaves em órbita em torno de um ponto de Lagrange, diz Howell. Em 1995, a ESA enviou o Observatório Solar e Heliosférico para uma órbita em torno de L1; ele e várias outras missões ainda estão estudando o Sol e o clima espacial a partir desse ponto.
A primeira missão a operar a partir de L2 foi a Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, uma missão da NASA que estudou o brilho do Big Bang entre 2001 e 2010. A ESA enviou várias naves espaciais para L2, incluindo o seu extinto Observatório Espacial Herschel, que, como Webb, estudou astronomia em infravermelho. Atualmente, existem duas outras missões em L2: a espaçonave Gaia de mapeamento estelar da ESA e o observatório astrofísico russo-alemão Spektr-RG. Todos os três estão em órbitas diferentes, então não há perigo de eles colidirem um com o outro, diz Milligan. Além disso, observa, “o espaço é enorme”.
Impulso e queima
Nenhuma espaçonave está localizada precisamente no ponto L2, porque é gravitacionalmente instável. “Na verdade, nunca chegamos a L2 – chegamos perto disso”, diz Richon. Webb viaja ao longo de uma elipse com um semieixo maior (a distância máxima entre a espaçonave e L2) que varia entre 250.000 e 832.000 quilômetros. O Webb não passa pela sombra da Lua, permitindo que seus painéis solares permaneçam totalmente carregados e suas antenas se comuniquem constantemente com a Terra.
Para permanecer nessa órbita, Webb precisa fazer pequenos ajustes uma vez a cada três semanas, queimando seus propulsores para mantê-lo girando em torno de L2. Caso contrário, a missão se desviaria para o espaço interplanetário. Assim, se nada der errado, a vida útil do Webb será definida por quanto tempo ele terá combustível para mantê-lo em órbita em torno de L2.
++ LEIA MAIS
A Missão DART da NASA pode ajudar a evitar um apocalipse por asteroide
Segundo painel solar da nave Lucy da NASA trava durante a abertura
Mas a NASA tem procurado maneiras de manter as missões L2 operando além de suas vidas planejadas. Webb poderia, em teoria, ser visitado por uma espaçonave robótica para se encontrar e fornecer mais combustível. Howell também está projetando órbitas para naves espaciais de serviço viajarem de uma futura estação espacial, planejada para orbitar perto da Lua, para L2 e vice-versa. Futuras missões planejadas para L2 incluem o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA, programado para ser lançado em 2027, e as missões
Caça-Planetas Plato e Ariel da ESA, programadas para serem lançadas em 2026 e 2029, respectivamente.
Entrar em órbita em torno de L2 marca o fim do primeiro mês de manobras complicadas de Webb, como desdobrar seu protetor solar. Em 8 de janeiro ele ultrapassou um marco quando desdobrou o segmento final de seu espelho primário. Desde então, engenheiros vêm ajustando o alinhamento dos 18 segmentos hexagonais que compõem o espelho. Em seguida, vêm quatro meses de resfriamento e calibração de seus quatro instrumentos científicos, antes de começar a fazer ciência, talvez antes de junho.
Alexandra Witze
O Telescópio Espacial James Webb é uma colaboração entre a NASA, ESA e a Agência Espacial Canadense.
Este artigo foi reproduzido com permissão e foi publicado pela primeira vez em 24 de janeiro de 2022.
Publicado anteriormente no site da Scientific American dos EUA em 25 de janeiro de 2022.