A longa jornada do telescópio Webb até o ponto L2

A distância de um corpo ao sol – e a velocidade que ele mantém para manter essa distância – são correlacionados. Existem 5 pontos no sistema Terra-Sol onde uma espaçonave pode se mover a uma velocidade tal que a nave permanece posicionada em relação à Terra e ao sol. Estes são os 5 pontos de Lagrange, mostrados aqui. Webb está indo para L2. Imagem via NASA.

O James Webb agora vai se desenrolar

O Telescópio Espacial James Webb – sucessor do Telescópio Espacial Hubble – está a caminho de L2, após um lançamento bem-sucedido em 25 de dezembro de 2021. Foi um alívio ver o telescópio espacial de $ 9,7 bilhões finalmente subir. Este telescópio está em desenvolvimento há décadas. As esperanças e sonhos dos astrônomos estão fixados nele. O espelho gigante do James Webb tem 6 vezes a superfície coletora de luz do espelho do Hubble. E o lançamento foi apenas o começo. Ao contrário do Telescópio Espacial Hubble e milhares de outros satélites, o James Webb não orbitará a Terra. Agora ele está viajando para o ponto 2 de Lagrange, também conhecido como L2, que está quase 1 milhão de milhas (1,5 milhão de km) atrás da Terra, visto do sol … ou cerca de quatro vezes a distância da lua.

Veja aqui nesse link onde o James Webb está agora neste gráfico em tempo real da NASA.

O telescópio espacial gigante levará cerca de um mês para alcançar L2. E, como mostrado no grande vídeo curto abaixo, durante sua jornada, o enorme telescópio não permanecerá confortável em sua embalagem. Ele se desdobrará lentamente – peça por peça – em sua configuração final. Centenas de peças móveis precisarão operar exatamente como projetadas. É por isso que alguns engenheiros estão brincando, ligando para o mês após o lançamento de 30 dias de terror.

Nossa equipe acabou de implantar o conjunto de antena oscilante, que inclui a antena parabólica de alta taxa de dados do James Webb. Esta antena será usada para enviar pelo menos 28,6 Gbytes de dados do observatório, duas vezes por dia: https://go.nasa.gov/3qnXZQt

Por que L2 e onde fica isso?

Por que o James Webb está indo para um ponto tão distante? Este ponto no espaço – o segundo ponto Lagrangiano – é onde, no sistema Terra-Sol, as forças gravitacionais e o movimento orbital de um corpo se equilibram. Portanto, uma espaçonave pode ?pairar? com relativa facilidade em L2. Ele pode ficar perto da Terra, enquanto a Terra e a espaçonave orbitam o sol. Na verdade, a Agência Espacial Europeia (ESA) chamou L2 de “um local proeminente para sondas espaciais avançadas.” Outros observatórios espaciais notáveis orbitam ou irão orbitar o Sol em L2, incluindo a temível nave espacial Gaia da ESA, que fez tantas descobertas fascinantes sobre a nossa galáxia, a Via Láctea. E Gaia e o James Webb não são as únicas espaçonaves em L2. Clique aqui para obter uma lista de sondas espaciais passadas, presentes e planejadas em L2.

Para o James Webb, outra vantagem de L2 é que está um passo mais longe do calor do sol e da Terra. Satélites na órbita da Terra – por exemplo, a Estação Espacial Internacional ou o Telescópio Espacial Hubble – sofrem mudanças de temperatura a cada 90 minutos, dependendo se a superfície do satélite está na sombra da Terra ou no lado da Terra mais próximo do sol. Em L2, o James Webb não sofrerá o mesmo efeito de mudança de temperatura, que tem o potencial de criar distorções na capacidade do telescópio de visualizar o universo. O James Webb observará principalmente luz infravermelha proveniente de objetos fracos e muito distantes. Para ser capaz de detectar esses sinais fracos, o próprio telescópio deve ser mantido extremamente frio: -370 F (cerca de -220 C) ou menos. É por isso que o James Webb tem um protetor solar de cinco camadas, do tamanho de uma quadra de tênis, para proteger o telescópio do calor do sol e manter seus instrumentos frios. Estar em L2, mais longe do sol do que a Terra ou a lua, também ajudará.

Sequência de implantação do telescópio espacial James Webb (nominal)

Relembrando a missão de resgate do Hubble

O enorme protetor solar é um dos componentes do James Webb que serão abertos no próximo mês.

Talvez você se lembre que – após o lançamento do Telescópio Espacial Hubble em 1990 – os operadores perceberam que havia uma aberração no espelho primário do telescópio espacial. O problema afetou a clareza das primeiras imagens do telescópio. NASA explicou:

Substituir o espelho [Hubble] não era prático, então a melhor solução era construir instrumentos de substituição que consertassem a falha da mesma forma que um par de óculos corrige a visão de uma pessoa míope. A ótica corretiva e os novos instrumentos foram construídos e instalados no Hubble por astronautas que caminhavam no espaço durante uma missão do ônibus espacial em 1993.

E assim, graças a essa missão de resgate dos astronautas, o Hubble foi capaz de cumprir sua missão.

Se algo der errado e uma peça precisar ser ajustada no James Webb, como aconteceu com o Hubble, não teremos uma opção fácil para enviar astronautas para consertar o problema. Na verdade, os astronautas terrestres nunca viajaram para o ponto L2 no sistema Terra-Sol. E, ao contrário do Hubble, o James Webb não foi projetado para manutenção por astronautas. Em vez disso, a NASA explicou:

Como o James Webb, como praticamente todo satélite já construído, não terá manutenção, ele emprega um extenso programa de integração e teste de sete anos para exercitar o sistema e descobrir quaisquer problemas antes do lançamento para que possam ser corrigidos [pelos controladores na Terra].

A missão de reparo do Telescópio Espacial Hubble, em 1993, viu os astronautas instalarem um conjunto de lentes especializadas para corrigir o espelho principal defeituoso do telescópio. Os engenheiros projetaram o Hubble para que os astronautas pudessem visitá-lo para fazer reparos, substituir peças e atualizar sua tecnologia. Por outro lado, eles não projetaram o James Webb para que os astronautas pudessem consertá-lo. Em vez disso, os controladores da Terra devem consertar todos os problemas. Imagem via NASA.

O James Webb: Um gigante se desenrola

Após seu lançamento por um foguete Ariane 5 em 25 de dezembro de 2021, a primeira tarefa do James Webb veio um pouco depois. Ele implantou seu painel solar para parar de drenar a energia da bateria. Então, ele completou com sucesso sua queima de correção de meio de curso. No domingo, o James Webb lançou sua antena e tudo continua funcionando bem.

Entre o terceiro e o sétimo dia, o James Webb implantará seu protetor solar, levantará a montagem da torre e implantará o flap de impulso. O dia 10 pode ser o mais árduo, pois o James Webb coloca seu espelho secundário em posição. Heidi Hammel, uma cientista na missão, disse:

Para mim, pessoalmente, essa é a parte mais assustadora de toda a sequência de implantação, o espelho secundário … Se não tivermos um espelho secundário, não recebemos nenhuma luz do espaço em nossas câmeras e espectrógrafos. Não há nada.

O resto do espelho se abrirá no final da segunda semana. Então, no dia 29, o James Webb disparará seus propulsores para entrar em órbita. Após esses primeiros 30 dias, os testes começarão. Como o espelho principal do James Webb é três vezes maior que o de Hubble, ele teve que ser feito de 18 segmentos individuais para que pudesse ser dobrado para o lançamento. Todos esses 18 segmentos precisarão ser recalibrados (alinhados), o que levará cerca de 10 dias. Uma semana de alinhamento seguida por semanas de testes significa que o telescópio não estará pronto para operações científicas por cerca de seis meses.

No próximo mês, o Telescópio Espacial James Webb viajará para o ponto Lagrangiano 2, também conhecido como L2, cerca de 4 vezes a distância da lua. L2 é um ponto gravitacionalmente estável no sistema Terra-Sol. Nesse ponto, uma espaçonave orbita o sol enquanto “paira” no lugar em relação à Terra. Imagem via ESA.

James Webb x Hubble

As primeiras imagens do James Webb devem estar disponíveis no verão de 2022. Como o James Webb é um telescópio infravermelho, seu foco será a espectroscopia. O Hubble forneceu imagens em luz visível. A vantagem do infravermelho é que o James Webb será capaz de olhar mais longe no universo do que nunca. A NASA deu uma ótima visualização do poder do James Webb de olhar para o passado durante uma sessão de perguntas e respostas no Reddit:

Imagine que todo o tempo, desde o início do universo até agora, é representado em um calendário de um ano. Se agora é 31 de dezembro às 23h55, o James Webb poderá ver todo o caminho de volta até 6 de janeiro.

A NASA também explicou por que os cientistas querem ver no infravermelho e usar a espectroscopia. A espectroscopia permite aos astrônomos: entender o que está lá, não apenas como parece.

Quando um usuário do Reddit perguntou se o James Webb iria reproduzir a famosa foto do Hubble Ultra Deep Field, a NASA disse:

O James Webb observará o Ultra Deep Field em nosso primeiro ano de operações científicas. O James Webb levará menos de um dia para ver mais profundamente do que Hubble viu em duas semanas de observação. O James Webb vai se aprofundar muito mais, encontrando dezenas de milhares de galáxias que são vermelhas e fracas demais para serem detectadas pelo Hubble.

Embora todos nós tenhamos ficado maravilhados e comovidos por décadas com o que o Telescópio Espacial Hubble nos mostrou sobre o universo, esperamos ser ainda mais surpreendidos pelas imagens e revelações do sucessor do Hubble, o Telescópio Espacial James Webb.

Mas primeiro, temos que superar os próximos 30 dias de terror.

O Telescópio Espacial James Webb em relação à órbita do telescópio Hubble ao redor da Terra. Imagem via NASA.

Esta ilustração mostra a jornada do James Webb para L2. Imagem via ESA.

A equipe da NASA ajudou a ajustar a trajetória de Webb em direção à sua órbita em torno do segundo ponto de Lagrange, a um milhão de milhas (1,5 milhão de km) da Terra

O James Webb está seguro no espaço com seu painel solar extraindo energia do Sol! Seu giro de reação manterá a espaçonave apontada na direção certa para que seu protetor solar possa proteger o telescópio da radiação e do calor.

O Telescópio Espacial James Webb levará cerca de um mês para ser desenrolado enquanto viaja para L2. Alguns estão chamando esse intervalo de roer as unhas de 30 dias de terror do James Webb.

Publicado em 28/12/2021 06h47

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