James Webb Space Telescope: o sucessor imponente do Hubble

segunda-feira, 5 de novembro de 2012

James Webb Space Telescope: o sucessor imponente do Hubble

18:57 | Postado por Upalink | | Editar postagem

Repleto de tecnologias inéditas, projeto da NASA pretende capturar imagens que registram o nascimento do Universo.

Após décadas de serviço à humanidade, o famoso telescópio Hubble muito em breve deixará de ser uma referência no que diz respeito à captura de imagens espaciais. Com lançamento programado para 2018, o James Webb Space Telescope (JWST) é um instrumento que promete revelar vários detalhes da origem do universo, ao mesmo tempo em que pode enterrar de vez diversos projetos da NASA.

O dispositivo, cujo primeiro conceito foi desenvolvido em 1989 (um ano antes de o Hubble ser lançado), é a empreitada mais arriscada já feita pela agência espacial norte-americana. Ao todo, mais de 100 companhias espalhadas por todo o mundo colaboraram com a NASA, a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência Espacial Canadense na criação do telescópio cujos custos já ultrapassaram a casa dos 5 bilhões de dólares.

Neste artigo, reunimos tudo o que você precisa saber sobre o James Webb Space Telescope: objetivos, aparelhos utilizados e os novos materiais empregados em sua construção, entre outros detalhes. Após a leitura, não se esqueça de registrar suas opiniões sobre o assunto em nossa seção de comentários.

O sucessor do Hubble

“Geralmente, nos referimos ao James Webb Space Telescope como o sucessor do Hubble. Na verdade, ele não se trata de um substituto; seu objetivo é dar a próxima e mais profunda visão sobre o universo”, afirmou ao site PopSci John Decker, vice-diretor do projeto de desenvolvimento do JWST. “As imagens capturadas serão semelhantes, mas com uma qualidade muito maior”, complementa.

James Webb Space Telescope: o sucessor imponente do Hubble

(Fonte da imagem: Divulgação/NASA)

O objetivo do projeto é estudar toda a história do Universo, incluindo desde os primeiros brilhos luminosos gerados após o Big Bang até a formação de sistemas solares capazes de gerar planetas com vida. Com isso, será possível comprovar diversas teorias astronômicas, algo que deve ter como consequência a criação de novas teses e a realização de experimentos científicos inéditos.

Para conseguir cumprir seus objetivos, o novo telescópio vai utilizar uma combinação de 18 segmentos individuais de espelhos capazes de se dobrar — algo necessário para que eles coubessem em um foguete espacial. No espaço, as diversas partes que constituem o dispositivo vão se rearranjar em um espelho com 6,5 metros de diâmetro.

Reprodução em tamanho real do telescópio (Fonte da imagem: Divulgação/NASA)

Em vez de usar vidro convencional, a principal superfície refletora do JWST emprega berílio em sua composição, um metal extremamente forte e leve, capaz de corroer a pele humana ao contato. O material é revestido por uma camada de ouro extremamente fina, responsável por aprimorar a reflexão de raios infravermelhos — para completar, diversos espelhos menores vão ser utilizados para direcionar a luz ao espelho central do aparelho.

Instrumentos

Além do espelho principal, o James Webb Space Telescope vai contar com diversos instrumentos em sua composição, incluindo câmeras fotográficas, espectrogramas e coronógrafos. Para que o telescópio funcione corretamente, será preciso que a equipe de engenheiros responsável por seu desenvolvimento seja capaz de fazer com que todas as suas partes funcionem bem tanto de maneira individual quanto trabalhando em conjunto. Confira abaixo os principais equipamentos presentes no telescópio:

NIRCam — A principal câmera do JWST, responsável pela detecção de galáxias que são muito longínquas para que o Hubble possa registrá-las;
MIRI — O instrumento mais versátil do telescópio, capaz de explorar uma grande variedade de comprimentos de ondas infravermelhas. Através de seus espectrógrafos (aparelhos que quebram a luz em diferentes cores), o equipamento permitirá a realização de um leque variado de estudos científicos;

MIRI (Fonte da imagem: Divulgação/NASA)

NIRSpec — Capaz de utilizar três modos diferentes de espectrografia, o NIRSpec possibilita que astrônomos observem uma grande quantidade de objetos em campos repletos de estrelas e galáxias. Isso permite que, ao focar em uma região pequena das imagens capturadas, cientistas as estudem de forma bastante detalhada;
FGS/NIRISS — Câmera de alta velocidade que ajuda a mudar o posicionamento do telescópio, também atuando no aumento de sua estabilidade. O dispositivo é capaz de capturar imagens no espectro semi-infravermelho e realizar diversas operações que envolvem espectrografia.

Novas tecnologias

Para que o James Webb Space Telescope consiga sobreviver às baixas temperaturas do espaço, foi necessário o desenvolvimento de um metal que não existe normalmente na natureza. Batizado como “unobtanium”, o material apresenta resistência suficiente para permanecer intacto em condições extremas, incluindo o estresse pelo qual o aparelho passará em seu lançamento.

Para chegar à descoberta, foi necessário que cientistas combinassem dois materiais compostos que resultaram em um sistema de fibra de carbono e resina de cianato de éster. Para montar as cerca de 900 peças que constituem o chassi do dispositivo, foi preciso usar encaixes de ligas de níquel, clipes especiais e placas construídas usando compostos complexos — tudo isso foi ligado com um material adesivo desenvolvido especialmente para as especificações do projeto.

(Fonte da imagem: Divulgação/NASA)

O resultado foi testado em uma câmera especial do Goddard Space Flight Center, na cidade norte-americana de Maryland. Lá, o satélite foi submetido a temperaturas de –400 °F (-204,4 °C) como forma de simular as condições reais em que ele vai operar — para a felicidade da equipe de engenheiros responsável pelo satélite, todos os instrumentos do dispositivo continuaram operando normalmente durante todos os testes realizados até o momento.

Para completar, o JWST vai contar com um escudo solar capaz de filtrar raios infravermelhos indesejados provenientes da Terra, da Lua e do Sol, também responsável por bloquear a radiação produzida pelos instrumentos do próprio satélite. Como o material usado no dispositivo seria suficiente para preencher a área ocupada por cinco quadras de tênis, foi preciso que a NASA criasse um modelo com 30% do tamanho do satélite para testar a tecnologia em uma câmera criogênica.

(Fonte da imagem: Divulgação/NASA)

Apesar dos avanços obtidos na construção do James Web Space Telescope, o dispositivo ainda não está totalmente completo. A NASA espera enviar a invenção para o espaço somente em 2018, caso o cronograma seguido por ela seja seguido à risca (a previsão inicial era a de que o telescópio estaria operando já em 2007).

Uma aposta arriscada

As diversas tecnologias empregadas na construção do James Webb Space Telescope, somadas ao tempo e dinheiro necessários para construí-lo, fazem com que o projeto se mostre extremamente arriscado para a NASA e as demais agências espaciais e empresas envolvidas. Caso o telescópio não seja bem-sucedido em seus objetivos, isso pode fazer com que o estudo da astronomia seja atrasado em uma geração.

“Acreditamos ser um fato que o lançamento do JWST vai ser um grande sucesso”, afirmou Michael Turner, cosmologista da Universidade de Chicago, à revista Nature. “Projetos estão sendo construídos ao redor disso”, complementou.

Diversos quesitos fazem com que o aparelho seja considerado por muitos a aposta mais arriscada já feita pela NASA. Entre eles, está o uso de diversas tecnologias que ainda não foram testadas de maneira extensiva, além do fato de que o aparelho deverá funcionar sem qualquer erro durante seus cinco anos inicias de operação — como ele estará a uma distância de 1,5 milhão de quilômetros da Terra, missões de manutenção estão totalmente fora de cogitação.

As apostas no sucesso do JWST se tornam ainda mais altas quando se leva em conta o fato de que a iniciativa está consumindo recursos originalmente destinados a outros projetos grandiosos. Missões de alta prioridade, como o Wide-Field Infrared Survey Telescope (destinado a estudar a matéria escura do universo), estão pausadas até que o telescópio substituto do Hubble seja enviado ao espaço.

(Fonte da imagem: Divulgação/NASA)

“Até lá, nossas projeções indicam que não seremos capazes de realizar grandes investimentos”, afirma Jon Morse, diretor da divisão de astrofísica da NASA. Para completar, como todos os telescópios operados pela agência espacial norte-americana e pela ESA devem chegar ao final de seus ciclos de vida nos próximos anos, se torna ainda mais importante que o James Webb Space Telescope seja bem-sucedido.

Custos astronômicos

O grande orçamento demandado pelo JWST pode trazer ainda mais riscos ao futuro do projeto, que teria que eliminar tecnologias e etapas de testes para diminuir seu custo total. Vale lembrar que foi devido a uma decisão semelhante que o Hubble apresentou uma rachadura em seu espelho, algo proveniente do fato de que o telescópio não havia sido testado em sua forma finalizada devido ao custo que isso representaria.

(Fonte da imagem: Divulgação/NASA)

“Com o JSWT, temos que fazer modelagens incrementais, que devem ser construídas e testadas em cada parte do processo, para só então prosseguir para uma nova etapa de montagem”, declarou à Nature Phil Sabelhaus, gerente de projeto do Goddard Space Flight Center. “Não estamos somente testando — também estamos provando nossa habilidade de modelar corretamente, que é a maneira como conseguimos avaliar o desempenho absoluto do JWST em órbita”, complementa.

“Há testes que são essenciais, e há aqueles que seria bom podermos fazer”, afirma Dessler. “Com algo dessa magnitude, há a tendência natural de conferir tudo duas ou três vezes, e talvez não sejamos capazes de financiar isso”. Apesar de reconhecer a situação, ele afirma que, no final das contas, pode não haver uma alternativa viável a esse processo lento e dispendioso, devido à aposta envolvida em lançar o dispositivo ao espaço sem ter certeza absoluta de que ele vai funcionar sem problemas.

Futuro seguro, por enquanto

A ambivalência é algo que marca todo o projeto de construção do JWST, e falhar não é uma opção para a equipe responsável pelo seu desenvolvimento. Embora uma revisão de custos feita em 2011 tenha garantido um orçamento total de US$ 8,7 bilhões para o projeto (sendo US$ 800 milhões voltados à manutenção de suas atividades durante cinco anos), ele ainda não está livre dos efeitos da opinião pública e de possíveis cortes orçamentários.

A NASA deve explicar seu novo plano de financiamento à presidência dos Estados Unidos no começo de 2013, afirmou um de seus representantes à BBC. Não se descarta a possibilidade de que a reunião resulte no cancelamento do projeto, porém existem poucas possibilidades de que isso venha a acontecer, devido às consequências internacionais que uma decisão do tipo deverá acarretar.

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