Novos telescópios espaciais têm tecnologia suíça

O telescópio Herschel saberá ver entre as núvens interestelares. © ESA

Quase 25 anos de desenvolvimento e 1,8 bilhão de euros de custos: os telescópios "Herschel" e "Planck" fazem parte da mais ambiciosa missão da Agência Espacial Europeia (ESA) e têm um pouco de tecnologia suíça.

O foguete Ariane 5 decolou da base de Kourou, na Guiana Francesa, na quinta-feira, transportando os dois telescópios que vão observar o espaço e o tempo com mais precisão do que tudo o que feito até agora.

Com seu espelho de 3,5 m de diâmetro (2,4 m no Hubble), Herschel é o maior telescópio enviado ao espaço até agora. Ao contrário do engenho da NASA, o Herschel da Agência Espacial Europeia (ESA, na sigla em inglês) só vai detectar raios infravermelhos, uma parte do espectro luminoso que o olho humano não pode ver.

Enquanto uma estrela como o sol emite principalmente luz visível, o infravermelho é emitido por objetos bem mais frios como as estrelas em formação, as anãs negras (bolas de gás que não têm massa crítica suficiente para que a pressão acenda o fogo termonuclear), ou os planetas.

E tem mais: a luz infravermelha tem a propriedade de passar entre as nuvens de gás e de poeira onde nascem as estrelas e os planetas e que escondem a gestação aos olhos dos telescópios clássicos.

Uma nova janela

Herschel vai, portanto, rastrear precisamente essas regiões que atualmente são estudadas com modelos matemáticos: a formação de novos sistemas planetários.

“É como abrir uma nova janela”, entusiasma-se Arnold Benz, astrofísico na Escola Politécnica Federal de Zurique (EPFZ). “Isso nos ajudará a compreender a origem, a evolução e o desenvolvimento de nosso sistema solar, do sol, dos planetas, das luas, dos cometas e de todo o resto.”

Herschel também é capaz de detectar as marcas de moléculas de água, muito abundantes nessas regiões onde as estrelas se formam.

“A Água age como uma espécie de cola quando os grãos de poeira cósmica se aglutinam para formar futuros corpos celestes. É por isso que pensamos que vale a pena estudar a água antes do surgimento da vida”, explica o professor, cujo instituto trabalhou no espectrômetro do telescópio.

Bem mais longe no espaço e no tempo, Herschel vai examinar também as jovens galáxias, distantes bilhões de anos luz e formadas pouco depois do Big Bang, explosão inicial que deu origem a tudo que existe.

Em razão da expansão do Universo e em virtude do efeito Dopller-Fizeau, a luz dessas imensas “rodas” feitas de centenas de milhares de estrelas tende bastante ao vermelho. Um telescópio infravermelho as verá muito melhor do qualquer outro.

O ponto mais frio do Universo

Essas observações não podem ser feitas daqui. Nossa atmosfera filtra a maior parte dos raios infravermelhos e também não se pode girar em torno da Terra devido às mudanças de luminosidade entre o amanhecer e o anoitecer.

Para cumprir sua missão, Herschel e Planck vão procurar um lugar mais calmo a 1,5 milhão de km da Terra, em órbita do ponto de Lagrange L2 – zona onde a força da gravidade de nosso planeta e a do Sol se neutralizam – e vão girar em permanência de costas para os dois astros.

A viagem dos dois gigantes (Herschel mede 7,5 m x 4,5 m e pesa 3,4 toneladas e Planck mais de 4 m x 4 m e pesa 2 toneladas) vai durar aproximadamente dois meses.

Um telescópio a infravermelho não precisa só de obscuridade para funcionar bem, mas também de muito frio. Mesmo com alguns graus abaixo do zero absoluto, seu próprio calor gera ondas infravermelho que poderiam interferir nas outras que ele deve observar.

Por isso é que os dois telescópios dispõem de centenas de litros de hélio líquido para esfriá-los. Nesse item, Planck leva vantagem, com temperatura de funcionamento com 0,1 grau a mais do que os –273,15° C, limite mínimo de temperatura para ambos.

Isso faz com que o coração do telescópio seja o lugar mais frio do Universo.

Um coelho na Lua

Diferente de Herschel em seu funcionamento – com um “pequeno” espelho de 1,5 m e detectores que captam micro-ondas (entre infravermelho e as ondas de rádio) – Planck também tem outra missão: captar a irradiação fóssil, ou seja, o eco do Big Bang.

Para fazer isso, ele vai escanear sistematicamente a abóbada celeste girando sobre si próprio, à procura das mínimas variações de temperatura. Está equipado com instrumentos tão sensíveis que seria capaz, a partir da Terra, de “ver” o calor emitido por um coelho na Lua.

A luz das primeiras idades

Cerca de 380 mil anos depois do Início dos Tempos, o Universo em formação ainda era um emaranhado opaco de partículas elementares, muito denso, concentrado, quente. Depois de um determinado grau de expansão e esfriamento (3000° C), essa matéria permitiu aos fótons, minúsculos grãos de luz, de escaparem. É assim que o Universo se ilumina.

São os restos dessa luz das primeiras épocas, consideravelmente resfriados e transformados em micro-ondas, que podemos observar hoje, depois de mais de 13 bilhões de anos, na imensidão do céu. Daí seu nome de irradiação de fundo ou irradiação fóssil, cuja presença é a melhor prova de que a teoria do Big Bang está certa.

O telescópio Planck vai desenhar o mapa dessa irradiação. Medindo suas ínfimas variações de temperatura, ele deverá revelar aos cientistas dez a 15 vezes mais informações do que seus predecessores mais recentes sobre a origem do Universo, sua evolução e seu futuro.

Marc-André Miserez, swissinfo.ch

Swiss Made

Como em outras missões espaciais, Herschel/Planck (custo total estimado em quase 3 bilhões de francos suíços) inclui uma parte de swiss made

O espectrômetro de Herschel, instrumento que lhe permite separar os comprimentos de onda da luz, e o programa de análise dos dados foram parcialmente elaborados no Instituto de Astronomia da Escola Politécnica Federal de Zurique (EPFZ).

O chassis em fibra de carbono de Planck e a blindagem térmica que separa o telescópio de seu módulo de serviço, para evitar que o segundo não esquente o primeiro, foram fabricados por Oerlikon Space em Zurique.

A tampa que protegeu os dois telescópios até a saída da atmospfera também foi fabricada pela Oerlikon (como a de todos os foguetes Ariane).

Além disso, para que os dois preciosos engenhos suportem sem riscos o choque da abertura da tampa, a empresa elaborou um novo sistema de separação horizontal, que reduz o choque e um fator 100 e permite eliminar os amortecedores utilizados até aqui. Ganho de peso: até uma tonelada.

A manutenção em solo dos dois telescópios teve a participação da Apco Tecnologias, em Vevey (oeste), que forneceu um suporte especial de aço para movimentar os mastodontes com extrema precisão durante as fases de montagem e de testes.

O primeiro processamento dos dados de um dos dois instumentos de Planck será feito pela Integral Science Data Center de Versoix, ligado ao Observatório de Genebra.

Herschel et Planck

William Herschel (1738-1822), nasceu em Hanover, na Alemanha, e emigrou para a Inglaterra aos 18 anos. Foi primeiro organista e compositor (24 sinfonias, doze concertos e outras peças) antes de construir, em 1776, seu primeiro telescópio. Observador ímpar, apoiado pela família real, foi o descobridor de Urano, sétimo planeta do sistema solar, da radiação infravervelha e da forma aproximativa de nossa galáxia.

Max Planck (1858-1947). O mais famoso físico alemão hesitou muito tempo entre a música e a ciência, que iria revolucionar no início do século 20. Ele é um dos pais da teoria quântica e o descobridor da constante que tem seu nome que exprime o limite mínimo de energia de uma partícula. Prêmio Nobel de Física em 1918, seus trabalhos abriram o caminho à relatividade de Einstein, que Planck foi o primeiro a reconhecer e elogiar