Novos resultados revelam como as explosões de plasma e nuvens de detritos podem perturbar as operações da espaçonave na sequência de impactos de poeira de hipervelocidade.
A espaçonave Parker Solar Probe, o esforço mais recente e ambicioso da NASA para estudar o sol, quebrou muitos recordes: ficou mais perto do sol do que qualquer outra espaçonave até hoje, seus instrumentos operaram nas temperaturas mais altas e a sonda é o objeto feito pelo homem mais rápido de todos os tempos. Mas esses registros têm um custo: a espaçonave está se movendo tão rápido que até mesmo um minúsculo grão de poeira pode causar sérios danos.
Uma nova pesquisa feita por cientistas do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial (LASP) da Universidade do Colorado, Boulder e do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins (APL) examina colisões entre a espaçonave Parker Solar Probe e poeira. Liderada por David Malaspina, pesquisador do LASP e professor assistente do Departamento de Ciências Astrofísicas e Planetárias da Universidade do Colorado, a equipe baseou-se em observações eletromagnéticas e ópticas da Parker Solar Probe para produzir a imagem mais completa de como a poeira da hipervelocidade impacta pode danificar uma nave espacial e perturbar suas operações.
Atravessando o espaço próximo ao sol a até 180 quilômetros por segundo (cerca de 648.000 km por hora), a Parker Solar Probe ara através da região mais densa da nuvem zodiacal. A nuvem zodiacal é uma nuvem de poeira espessa em forma de panqueca que se estende por todo o sistema solar e é composta de pequenos grãos de poeira derramados de asteróides e cometas. Conforme a Parker Solar Probe atravessa essa região, milhares de grãos de poeira minúsculos (cerca de 2 a 20 mícrons de diâmetro, ou menos que um quarto da largura de um cabelo humano) atingem a espaçonave em hipervelocidade (mais rápido do que 6.700 milhas por hora). Com o impacto, o material que forma os grãos de poeira e a superfície da espaçonave é tão aquecido que primeiro se vaporiza e depois se ioniza. A ionização é um processo em que os átomos do material vaporizado são separados em seus íons e elétrons constituintes, produzindo um estado da matéria chamado plasma. A rápida vaporização e ionização cria uma explosão de plasma que dura menos de um milésimo de segundo. O maior desses impactos também gera nuvens de detritos que se expandem lentamente para longe da espaçonave.
No novo estudo, Malaspina e colegas usaram antenas e sensores de campo magnético para medir distúrbios no ambiente eletromagnético ao redor da espaçonave produzida por explosões de plasma de impacto de poeira (Figura 1). As descobertas podem levar a novos insights sobre o clima espacial ao redor do sol. Por exemplo, essas medições permitiram que a equipe estudasse como essas explosões de plasma interagiam com o vento solar, ou o fluxo de íons e elétrons que o sol gera em uma base constante.
“Com essas medições, podemos observar o plasma criado por esses impactos de poeira sendo varrido pelo fluxo do vento solar.” Disse Malaspina. Ele acrescentou que aprender como esse processo de “pegar” funciona em pequena escala pode ajudar os cientistas a entender melhor como as regiões de plasma maiores, como aquelas nas atmosferas superiores de Vênus e Marte, são varridas pelo vento solar.
As descobertas também têm implicações importantes para a segurança da Parker Solar Probe e da espaçonave que virá depois dela.
A equipe observou como flocos metálicos e lascas de tinta se soltaram durante as colisões com a poeira que caiu e caiu perto da espaçonave. Esses fragmentos criaram riscos nas imagens obtidas por câmeras de navegação e científicas da Parker Solar Probe.
“Muitas faixas de imagem parecem radiais, originando-se perto do escudo térmico”, disse o co-autor do estudo Kaushik Iyer, da APL, referindo-se ao grande escudo que protege a Parker Solar Probe do intenso calor perto do sol. O estudo também relata que alguns detritos espalharam a luz do sol nas câmeras de navegação Parker Solar Probe, impedindo temporariamente que a espaçonave determinasse como estava orientada no espaço. Essa pode ser uma perspectiva perigosa para uma espaçonave que depende da orientação precisa de seu escudo térmico para sobreviver.
A Parker Solar Probe foi lançada em 2018 e completou nove órbitas completas do sol. Antes que sua missão principal termine em 2025, ele completará outras 15 órbitas.
À medida que a Parker Solar Probe continua sua jornada de exploração perto do sol, ela agora pode adicionar mais um registro à sua longa lista: a maioria das espaçonaves explodidas de areia.
Os resultados deste estudo serão apresentados em 11 de novembro de 2021, na 63ª Reunião Anual da Divisão de Física do Plasma da APS em Pittsburgh, PA.
Publicado em 09/11/2021 09h38
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