Campo ultra profundo capturado pelo telescópio espacial Hubble. Créditos: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; and the HUDF09 Team.

Nos últimos 50 anos a NASA, agência espacial dos Estados Unidos, tem realizado todas as décadas estudos extensivos, os chamados “Decadal Surveys”, relacionados com disciplinas especificas como a astrofísica ou o planeta Terra. O objetivo destes estudos é discutir junto da comunidade científica qual o estado atual do conhecimento, identificando quais as mais importantes questões científicas que serão alvo de foco durante os dez anos seguintes.

Destes Decadal Surveys um dos mais antecipados é o que aborda o tópico de astronomia e astrofísica, ainda para mais numa altura em que a atenção da humanidade se começa a virar cada vez mais para o espaço e a exploração do cosmos, reforçando a necessidade de existirem instrumentos cada vez mais poderosos que nos permitam perceber as dinâmicas ainda por desvendar do universo.

Como exemplos de resultados práticos destes estudos temos o desenvolvimento do telescópio Chandra, um observatório espacial de Raios-x lançado em 1999, bem como do Telescópio espacial Spitzer, para deteção de radiação de infravermelhos, lançado em 2003. Em ambos os casos e apesar de terem sido planeados para durar 5 anos, ambos os telescópios foram um sucesso de engenharia estando ainda hoje em funcionamento. Outro exemplo muito relevante foi a decisão no início do milénio de se explorar o desenvolvimento de uma numa nova geração de telescópios espaciais, estando previsto como resultado o lançamento do muito esperado Telescópio James Webb, sucessor do Hubble, e que se encontra atualmente em fase de teste ambientais.

Para o mais recente Decadal Survey sobre astronomia a NASA pediu à comunidade científica que propusesse missões/estudos de larga escala. No resultado desta chamada foram selecionadas quatro missões para desenvolverem estudos mais aprofundados: Lynx, OST, LUVOIR e HabEx. Cada uma destas missões teve que apresentar dois conceitos, uma versão principal (versão A), mais ambiciosa, e uma versão secundaria (Versão B) mais modesta, de forma a oferecer à NASA opções quanto ao financiamento de um ou vários destes projetos. A expetativa é caso estas propostas mostrem um rácio favorável entre a relação custo/ciência a NASA poderá acabar a financiar mais do que um deles, mesmo que aptando por versões mais modestas. De seguida segue um sumário das missões propostas.

Lynx

Conceito do telescopio espacial Lynx. Creditos:NASA/MSFC.

O nome Lynx, Lince em português, segundo o site do projeto foi escolhido não como um acrónimo como é hábito neste tipo de missões, mas porque é um animal com uma excelente capacidade de visão, sendo visto por muitas culturas como possuindo a capacidade sobrenatural de ver a verdadeira natureza das coisas. Este conceito de ver a realidade encaixa perfeitamente com aquilo que projeto ambiciona estudar: buracos negros supermaciços. Apesar dos buracos negros não serem visíveis em nenhuma gama de radiação, estes causam efeitos em seu redor que são detetáveis, principalmente na gama dos comprimentos de onda de raio x, que é o tipo de radiação que este observatório se vai focar em estudar. Para além disto o Lynx terá como objetivo permitir aos cientistas identificar rastos de fenómenos relevantes em estrelas infantes e os efeitos que tenham nos seus sistemas solares (ex: habitabilidade). A grande carta que este projeto usa é defender a sua relevância com a ciência já realizada pelo observatório Chandra, bem como pela seleção da futura missão da ESA, Athena, prometendo um salto de 100 vezes na sensibilidade dos seus detetores ao mesmo tempo que permitirá realizar estudos de larga área.

OST

Conceito do telescopio espacial das Origens. Creditos:NASA/MSFC.

O Origins space telescope, Telescópio espacial das Origens, apresenta um conceito de um telescópio espacial de infravermelhos equipado com um espelho primário de 9.1 m (O James Webb utiliza um de 6.5 metros) e arrefecido a 4 K (ou -273 C) que lhe permitirá ter uma resolução espacial e sensibilidade sem precedentes neste tipo de radiação. Este telescópio permitirá à comunidade científica estudar a história das nossas origens desde a formação das primeiras estrelas do universo até ao aparecimento de vida. Para conseguir atingir este objetivo a missão está subdividida em quatro tópicos  principais: rastrear assinaturas de vida e ingredientes vitais para a existência de planetas habitáveis; estudo do crescimento de buracos negros e galáxias; estudo do nosso sistema solar (como por exemplo perceber o papel de cometas no transporte de agua para a Terra no inícios de existência do nosso planeta); e o mapeamento da evolução da metalização do nosso universo (como se deu a formação de metais cada vez mais pesados), da origem das primeiras fontes de poeira cósmica e consequente formação das primeiras estrelas e nascimento de galáxias.

Luvoir

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Telescópio espacial LUVOIR. Creditos: NASA.

O nome LUVOIR é uma sigla que se decompõe em Large UV/ Optical/ IR Surveyor, o que significa que é um observatório de múltiplos tipos de radiação, neste caso ultravioleta, ótico e infravermelho. A arquitetura principal (versão A) apresenta um muito ambicioso espelho primário de 15 metros divido em secções e expandido já em orbita. A missão principal deste conceito é o de apresentar um telescópio “caçador” de exo-planetas (planeta fora do nosso sistema solar), com potencial de descobrir novos planetas habitáveis ou… habitados. Devido à larga gama de radiação detetável, o LUVOIR apresenta a possibilidade de ser utilizado, por exemplo, para o estudo de galáxias e estrelas ou ainda para aprofundar o conhecimento sobre o nosso sistema solar. Uma das partes que favorece a missão é a grande quantidade de tempo disponível de ser reservada pela comunidade científica, aumentando a versatilidade do tipo de ciência que se poderá fazer. Para além de tudo isto esta missão utiliza o mesmo tipo de estratégia utilizada no Hubble que permite realizar o upgrade/arranjo do telescópio já em orbita, o que poderá levar a que se torne facilmente numa missão que dure múltiplas décadas.

HabEx

Telescópio HaBex, o caçador de planetas. Créditos: NASA

O nome HabEx é também uma sigla que se expande em Habitable Exoplanet (HabEx) Observatory, ou “Observatório de exo-planetas habitáveis” em português. Das quatro propostas apresentadas esta é a missão mais focada num tópico apenas que é a procura de planetas habitáveis. Apesar de ser em muitos aspetos semelhante ao LUVOIR, como o facto de detetar uma gama de radiação muito semelhante e poder fazer o mesmo tipo de ciência, diferencia-se pela capacidade de estudar a atmosfera destes planetas através da análise espectral da luz que recebe destes. Com detetores especificamente sensíveis a certos tipos de gases (ex: azoto e oxigénio) e alta resolução espetral será possível identificar indícios de atividade biológica.

Perspectivas

A NASA pediu missões ambiciosas de larga escala e a comunidade científica não se acanhou. Todas estas propostas (links no final do artigo) apresentam projetos altamente ambiciosos e consequentemente de elevado custo (ainda não existem valores finais, mas são esperado orçamentos entre 3-8 mil milhões de dólares e 10-15 anos de desenvolvimento). Segundo documentos da NASA não existe limitações de orçamento para as propostas apresentadas, apenas foi pedido que se tentasse encontrar o “sweet spot” entre custo, ciência e risco.

Para já não existe nenhuma missão favorita, nem fazendo muito sentido pela abertura da NASA à possibilidade de financiar mais do que uma missão, como por exemplo, financiar duas versões B de duas missões diferentes.

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José Rui Silva é Mestre em Eng. de Micro e Nanotecnologias pela Universidade Nova de Lisboa, tendo graduado como o melhor aluno de Engenharia desta Universidade em 2016. Foi convidado pelo SRON (Netherlands Institute for Space Research, Holanda) a ficar a trabalhar após a sua tese de mestrado, continuando a sua investigação no desenvolvimento de câmaras de alta resolução espectral para deteção de radiação de THz , 50-200 micrómetros comprimento de onda, que permitem desvendar os mistérios das regiões de formação de estrelas e perceber como se processam os ciclos de vida de nuvens interestelares. Desde o início de 2018 é aluno de doutoramento neste mesmo instituto em parceria com o departamento de astronomia (Kapteyn Institute) da Universidade de Groningen, financiado pela missão GUSTO da NASA.   O seu foco atual é o desenvolvimento das três câmaras multi-pixel que serão implementadas nesta missão piloto, que para além de estudar a zona de formação de estrelas na nossa galáxia, irá também testar a potencialidade de se usar balões estratosféricos, que operam a 40 km de altitude, para realizar observações astronómicas de alta qualidade a uma fração do custo que se tem atualmente com satélites espaciais.