Depois de décadas de mudança e solução de problemas, o herdeiro multibilionário do telescópio Hubble deve lançar neste outono
Testes recentes do escudo solar do Telescópio James Webb nos hangares Northrop Grumman em Redondo Beach, Califórnia. Dezembro de 2020.
É preciso muito tempo, dinheiro e inspiração para criar um novo telescópio espacial. Os astrônomos importunaram a NASA com um projeto para o próximo telescópio espacial depois do Hubble, mesmo antes de ele ser lançado em órbita em 1990. Então, pareceu-lhes que o projeto não custaria mais do que um bilhão de dólares e seria lançado na primeira década do século XXI.
Trinta anos depois, US $ 8,8 bilhões, vários contratempos, crises de financiamento e ameaças do Congresso ao cancelamento do projeto, James Webb Space Telescopefinalmente pronto para ser executado. A NASA planeja lançá-lo em órbita já em 31 de outubro no foguete Ariane-5 da Agência Espacial Européia do local de lançamento da Guiana Francesa.
Durante uma reunião recente da American Astronomical Society, tecnólogos e engenheiros mostraram o telescópio desdobrado, esperando que esta fosse a última vez que o telescópio seria implantado na Terra.
“Da próxima vez que este observatório se parecer com isso”, disse Eric Smith, um cientista envolvido no programa do telescópio, “ele estará além da órbita da Lua e será visível para nós como uma fonte de luz pontual de 17ª magnitude.
O telescópio, completamente montado em uma sala limpa no hangar Northrop Grumman em Los Angeles, parece um girassol gigante em uma prancha de surfe nas câmeras de conferência virtuais. As pétalas das flores são 18 hexágonos de berílio folheados a ouro que formam uma placa de 6 metros de diâmetro. A prancha de surfe, na qual ele planará para sempre do outro lado da Lua, serve como um sanduíche de cinco camadas de plástico Kapton que protegerá o telescópio do calor e da luz do sol.
O telescópio, batizado em homenagem ao presidente-executivo da NASA por trás do programa Apollo, é quase três vezes o muito elogiado Hubble e sete vezes mais sensível na detecção de estrelas e galáxias tênues perto do limite do tempo.
Testes acústicos de uma parte da nave espacial do telescópio que serve simultaneamente como escudo solar e barramento A
engenheira Erin Wilson adicionou filme de alumínio aos cabos elétricos para proteção contra hipotermia durante os testes do equipamento óptico do telescópio.
Descendo o telescópio até o aparelho de teste. O telescópio é tão grande que precisa ser dobrado para baixo para ser lançado em um foguete Ariane 5.
Para enviar o escudo e o espelho do telescópio para o espaço no foguete Ariane-5 fornecido pela ESA, eles precisam ser dobrados - e então devem ser implantados a uma distância de 1,5 milhão de quilômetros em espaço aberto no primeiro mês após o lançamento, o que exigirá cerca de 180 operações. Nos últimos anos, os engenheiros praticaram vários estágios desse procedimento de implantação repetidamente.
Em uma das primeiras execuções, o protetor solar quebrou, atrasando o projeto novamente.
Até agora, os engenheiros acreditam que já fizeram tudo, mas estão apavorados com o período de seis meses de implantação e teste do telescópio no espaço. Além disso, Smith diz que ainda há alguns orifícios do tamanho de um centímetro no capton que precisam ser reparados.
A missão do telescópio é explorar aquela parte da história espacial que era inacessível para o Hubble. No período de 150 milhões de anos a um bilhão de anos após o início dos tempos, as primeiras estrelas e galáxias nasceram. Eles começaram a queimar a névoa sombria de hidrogênio que prevalecia no espaço após o Big Bang. Como exatamente isso aconteceu ainda é desconhecido.
Para completar a missão, o telescópio deve ser ajustado para uma luz diferente daquela que nossos olhos ou o Hubble veem. À medida que a expansão do espaço rapidamente expulsa as primeiras estrelas e galáxias, sua luz é desviada para o vermelho e seu comprimento de onda aumenta - muito parecido com o som de uma sirene passando por uma ambulância, que se torna mais baixo.
Os engenheiros testaram a "limpeza da neve" em um espelho de teste no centro de vôo espacial de Goddard. Eles banham o espelho com um fluxo de neve congelada de dióxido de carbono, o que permite que grandes espelhos sejam limpos sem arranhá-los.
Preparando o telescópio para o teste de outubro
Cinco camadas de um modelo de engenharia em escala real do escudo solar do telescópio disposto para testes de resistência em Hangar Northrop Grumman em 2013
Portanto, a luz azul emitida no passado distante por uma galáxia recém-nascida cheia de novas estrelas brilhantes, estendeu-se e passou para a faixa do infravermelho invisível - tornou-se radiação térmica - quando nos atingiu 13 bilhões de anos depois.
Como resultado, o telescópio Webb produzirá cartões postais espaciais em cores que nenhum olho pode perceber. Mas, para reconhecer essa radiação térmica fraca, o telescópio deve estar muito frio - não superior a 45 ° K - para que sua radiação térmica não afogue a radiação do espaço distante. Portanto, ele precisa de um escudo solar que manterá o telescópio em um estado constantemente frio.
Além disso, a radiação infravermelha é ideal para estudar exoplanetas - planetas orbitando outras estrelas. Esta abordagem foi promovida pelo aclamado Relatório de 1996 “O Telescópio Hubble e o Futuro, Exploração e Busca de Origens: Idéias para Astronomia Espacial Ultravioleta-Ótica-Infravermelha”, escrito pelo Comitê do Observatório Carnegie sob a direção de Alan Dressler.
Suas idéias eram proféticas. Exatamente três exoplanetas eram conhecidos na época. Nas décadas que se seguiram, à medida que o telescópio Webb passava por todos os estágios de desenvolvimento doloroso, a pesquisa de exoplanetas floresceu. A missão Kepler encontrou milhares de exoplanetas, o que implica que deveria haver centenas de milhões de exoplanetas em nossa galáxia que os astrônomos poderiam estudar com o telescópio Webb.
E um dos primeiros resultados mais esperados do trabalho do telescópio James Webb serão os dados sobre os planetas do sistema TRAPPIST-1., uma estrela solitária localizada a apenas 40 anos-luz de distância. Vários planetas giram em torno dela, três dos quais são rochosos e estão localizados no chamado. “ Zona habitável ”, devido à qual pode haver água líquida na sua superfície. O Telescópio James Webb, entre outras coisas, será capaz de estudar as atmosferas de tais planetas, com base em sua interação com a luz de suas estrelas. E este é o primeiro passo para examinar a questão de saber se planetas potencialmente habitáveis são habitados - ou pelo menos avaliar a probabilidade disso.
Reduza o número de astrônomos de cabelos grisalhos
Sara Seeger, cientista planetária e professora de física no MIT
A busca por vida em exoplanetas é o tema central do novo documentário de Nathaniel Kahn sobre o telescópio James Webb, Planeta B Hunt. O filme vai estrear no Festival South by Southwest em março. Para a surpresa de Kahn, o filme também mostra uma revolução sociológica na astronomia - muitos dos líderes na pesquisa de exoplanetas são mulheres.
O filme destaca pesquisadores como Jill Tarter, do SETI, uma pioneira na busca por civilizações extraterrestres; Natalie Bataglia, da University of California, Santa Cruz, líder da missão Kepler, que está fazendo o plano de observação para o telescópio James Webb hoje; Margaret Turnbull, uma especialista em planetas habitados da Universidade de Wisconsin, uma ex-candidata a governadora deste estado (Kahn a entrevistou enquanto ela trabalhava em colmeias em seu quintal); Amy Lo, uma engenheira da Northrop, livrou-se da montagem das partes do telescópio James Webb em um todo coerente, ajustando carros de corrida.
“Não importa o que eu penso sobre isso”, diz Tarter quando Kahn pergunta a ela sobre a existência de vida no universo. Ninguém se dirigiu aos teólogos e aos padres: "Não estamos aqui engajados na religião, mas na ciência".
Kahn recebeu indicações ao Oscar pelos filmes My Architect, dedicado a seu pai, o arquiteto Louis Kahn, e Two Hands: The Story of Leon Fleischer, sobre um pianista que perdeu o controle de um braço devido a uma doença neurológica. Como hobby, ele estudou astronomia durante toda a vida. Ele pretendia fazer um filme sobre a criação de um telescópio, mas como ele disse em uma entrevista, uma das belezas da filmagem é que “você começa a filmar sobre uma coisa, o telescópio James Webb, e isso naturalmente se desenvolve em uma história mais profunda . E esta história é o surgimento de mulheres na vanguarda da astronomia. "
Sara Seeger, cientista planetária do Massachusetts Institute of Technology, que ajuda a traçar o filme, disse que a aparência faz todo o sentido. “Quando os exoplanetas eram um campo da ciência completamente novo, por definição não era dominado por velhos brancos”, disse ela ao The New York Times. "Os antigos cientistas não queriam mergulhar em um campo de atividade novo e aparentemente arriscado, então não havia ninguém para espalhar seus preconceitos para a comunidade."
Margaret Turnbull, ainda do filme "The Hunt for Planet B"
Jill Tarter, astrônoma do SETI Institute
Natalie Bataglia da University of California
Amy Lo, engenheira da Northrop
Seeger se lembra de como ela ficou surpresa que nas conferências de cosmologia, quase todos os oradores eram homens com cabelos grisalhos ou grisalhos. “Não havia nichos na cosmologia para que novas pessoas entrassem”, disse ela. "Não havia ninguém com mais de 40 anos na conferência de exoplanetas, e a maioria tinha menos de 30 anos."
Battaglia disse que a pesquisa de exoplanetas foi inicialmente liderada por homens como Michelle Mayor e Didier Kelotz do Observatório de Genebra, que dividiram o Prêmio Nobel de 2019 pela descoberta do primeiro exoplaneta, e William Boruchki do Centro de Pesquisa Ames, que idealizou e dirigiu o Kepler missão. Mas as mulheres desenvolveram e avançaram com sucesso nessa área.
“Se você conversar com mulheres mais velhas que estudam exoplanetas, verá que todas as nossas histórias são diferentes”, disse Bataglia. - Nós sobrevivemos por razões diferentes. E eles ficaram por vários motivos. E agora que estamos aqui, pode ser mais fácil para outras meninas se imaginarem no mesmo caminho. "
Avance para o passado
Lançamento do foguete Ariane 5 do Cosmódromo Kourou, na Guiana Francesa, com carga útil de satélites, 2006.
Até o momento, 4.332 astrônomos de 44 países apresentaram suas propostas para a primeira rodada de observações com o Telescópio James Webb. Esses números foram ditos por Christine Chen, do Space Telescope Science Institute, durante uma conferência sobre o James Webb Telescope. 31,5% dos pesquisadores são mulheres, o que é praticamente o mesmo que a estatística atual de que cerca de um terço dos doutorados em astronomia foram obtidos por mulheres.
“Temos diversidade natural”, disse o gerente de projeto Smith durante a conferência. E acrescentou: “Como cientistas, entendemos que o universo raramente se manifesta por meio de dados que sustentam nossos modelos e teorias e, com mais frequência, nos fornece dados que vão além das expectativas e nos aproximam da verdade universal. E assim como devemos nos esforçar para entender os dados que diferem de nossas ideias formadas anteriormente, devemos olhar para diferentes perspectivas ao planejar e desenvolver missões. "
O lançamento de outono do Telescópio James Webb será um dos maiores eventos deste ano para a ciência espacial - junto com a aterrissagem de outro robô em Marte.
Não seria tão ousado supor que, se continuarmos nossa pesquisa na mesma velocidade, no próximo meio século seremos capazes de descobrir que existe vida em qualquer forma na parte mais próxima do cosmos. Talvez se esconda sob o gelo de um gigante satélite do planeta, sob uma pedra de Marte ou em algum pântano quente de um exoplaneta. Qualquer indício de sua existência seria um passo gigante para a compreensão de nossas próprias origens.
Como Dressler e outros escreveram em um relatório de 1996, "Um notável triunfo da astronomia do século 20 foi a demonstração da verdade da ideia de que nossas origens, e talvez nosso destino, estão em algum lugar entre as estrelas." Insinuando a popularidade da ficção científica em filmes, programas de televisão e livros, eles escreveram que "os grandes temas da existência humana estão cada vez mais sendo projetados no espaço".
"Talvez nossa viagem física ao espaço não aconteça por várias gerações seguidas", concluíram, "mas nossas mentes já estão vivendo na Era Espacial."