5 razões pelas quais a astronomia é melhor do solo do que no espaço
A renderização deste artista mostra uma visão noturna do Extremely Large Telescope em operação em Cerro Armazones, no norte do Chile. O telescópio é mostrado usando lasers para criar estrelas artificiais no alto da atmosfera. (ESO/L. Calçada)
Em 1990, o Telescópio Espacial Hubble foi lançado, levando a uma revolução na astronomia. Mas para muitos propósitos, a Terra ainda é o melhor lugar para se estar.
Quando você pensa sobre o que está lá fora no abismo do espaço profundo, se você está olhando para os planetas em nosso Sistema Solar ou as galáxias mais distantes perceptíveis no Universo, o instrumento que a maioria das pessoas pensa em usar para obter as melhores imagens e dados é o Telescópio Espacial Hubble. Situadas a centenas de quilômetros acima da atmosfera da Terra, questões como nuvens, distorção atmosférica, ar turbulento ou até poluição não são preocupação. As imagens são tão nítidas quanto as câmeras e a ótica a bordo permitem e, de sua posição fora do mundo, ela pode olhar em qualquer direção que desejarmos. Ao usá-lo, vimos maravilhas como nunca imaginamos; O Hubble nos mostrou como o Universo realmente se parece.
Esta imagem compara duas vistas dos Pilares da Criação da Nebulosa da Águia tiradas com o Hubble com 20 anos de diferença. A nova imagem, à esquerda, captura quase exatamente a mesma região de 1995, à direita. No entanto, a imagem mais recente usa a Wide Field Camera 3 do Hubble, instalada em 2009, para capturar a luz do oxigênio brilhante, hidrogênio e enxofre com maior clareza. Ter as duas imagens permite que os astrônomos estudem como a estrutura dos pilares está mudando ao longo do tempo e mostra um dos melhores exemplos do que podemos aprender fazendo astronomia no espaço. (WFC3: NASA, ESA/Hubble e Hubble Heritage Team WFPC2: NASA, ESA/Hubble, STScI, J. Hester e P. Scowen (Arizona State University))
E, no entanto, há coisas que podemos fazer a partir do solo que são indiscutivelmente superiores a qualquer coisa que possamos fazer a partir do espaço. Existem imagens que podemos criar e dados que podemos coletar que são simplesmente impossíveis de fazer do espaço. Quer estejamos usando telescópios terrestres, observatórios em balão ou até mesmo uma aeronave de alta altitude, há muitas boas razões para permanecer aqui na Terra. Claro, voar acima da atmosfera e receber a perspectiva omnidirecional que ir para o espaço lhe dá são vitórias definitivas para os aficionados do telescópio espacial; não há como a óptica adaptativa ou um local de observação intocado competir com um observatório que não tem a Terra para enfrentar. Mas existem algumas razões muito convincentes para fazer astronomia em terra, pois há benefícios que você perde no instante em que vai para o espaço. Aqui estão os cinco primeiros.
Os instrumentos científicos a bordo do módulo ISIM foram baixados e instalados na montagem principal do JWST em 2016. Esses instrumentos foram concluídos anos antes e não serão usados pela primeira vez até 2019, no mínimo. (NASA/Chris Gunn)
1.) A tecnologia do telescópio espacial é obsoleta, mesmo antes de ser lançada . Para lançar um telescópio espacial, você precisa decidir o que vai tentar fazer com ele, projetar e construir seus instrumentos, integrá-los a bordo do observatório e depois lançá-lo. Para uma missão como o Telescópio Espacial James Webb, o projeto de seus instrumentos foi concluído no início da década; um instrumento construído hoje teria aproximadamente sete anos de tecnologia superior integrada a ele. A manutenção de um telescópio no espaço é cara, arriscada e, em alguns casos (como quando seu telescópio está fora do alcance de uma espaçonave com tripulação), praticamente impossível. Mas se o seu observatório está no chão? Simplesmente retire o instrumento antigo e coloque o novo, e seu telescópio antigo estará no estado da arte mais uma vez, até o limite de seu design óptico.
O Telescópio Gigante de Magalhães de 25 metros está atualmente em construção e será o maior novo observatório terrestre da Terra. Os braços espirais, vistos segurando o espelho secundário no lugar, são especialmente projetados para que sua linha de visão caia diretamente entre as aberturas estreitas dos espelhos GMT. Este é o menor dos três telescópios da classe de 30 metros propostos, e é maior do que qualquer observatório espacial que tenha sido concebido. Deve ser concluído em meados de 2020. (Telescópio Gigante de Magalhães / GMTO Corporation)
2.) Você pode construir um observatório maior no solo do que no espaço . Já posso ouvir sua objeção: se você gastasse dinheiro suficiente com isso, poderia lançar um telescópio tão grande quanto quisesse. Isso é verdade, mas só até certo ponto. Especificamente, até o ponto em que seu observatório espacial precisa caber no foguete que o lança! O Telescópio Espacial Hubble tem apenas 2,4 metros de diâmetro; o maior telescópio espacial a voar é o Herschel da ESA, com 3,5 metros. James Webb será maior devido ao seu design segmentado, mas cada segmento dobrado deve caber a bordo do foguete que o lançará. Mesmo nos sonhos da NASA, o conceito do telescópio espacial LUVOIR atinge 15,1 metros de diâmetro. No entanto, no solo, não há restrições de tamanho nem de peso, e três telescópios independentes da classe de 30 metros estão sendo projetados e construídos: o GMTO , a ELT , e o TMT. No rádio, podemos ir ainda mais longe, pois facilidades como Arecibo e VELOZES tem demonstrado. Na astronomia, o tamanho importa!
A decolagem em 12 de dezembro de 2017 da 82ª missão consecutiva bem-sucedida do Ariane 5 da Guiana Francesa. Este voo, VA240, deve ser representativo do que o JWST vê quando for lançado em 2019. Que seja bem-sucedido; para lançamentos espaciais, só temos uma chance. (Arianespace)
3.) Você nunca precisa se preocupar com uma falha de lançamento . Já ouviu falar do Orbiting Carbon Observatory da NASA, projetado para ver como o CO2 se moveu pela atmosfera a partir do espaço? Provavelmente não, já que o satélite não conseguiu se separar do foguete durante os primeiros minutos de lançamento; todo o conjunto de foguetes e espaçonaves caiu no oceano apenas 17 minutos depois de decolar. O foguete que lançará o Telescópio Espacial James Webb, o Ariane 5 , teve 82 sucessos de lançamento consecutivos, antes sofrer uma falha parcial apenas dois meses atrás. Muitas missões espaciais chegaram a um fim sombrio devido a uma falha durante o lançamento, implantação ou inserção orbital; depois de lançado, é praticamente impossível corrigir uma falha da espaçonave quando algo dá errado. Do chão, isso nunca vai ocorrer.
Primeira luz, em 26 de abril de 2016, do 4 Laser Guide Star Facility (4LGSF). Este avançado sistema de óptica adaptativa oferece um tremendo avanço a partir do solo, mas é um exemplo da fantástica infraestrutura que pode ser construída, mantida, acessada, reparada ou substituída a partir do solo. (ESO/F.Kamphues)
4.) A infraestrutura terrestre é muito superior a qualquer coisa que você tenha no espaço . Quer manter sua espaçonave fresca? É melhor trazer todo o refrigerante necessário para a duração da missão e/ou esperar que seu sistema de resfriamento passivo nunca seja danificado. Precisa se proteger do Sol? Certifique-se de estar sempre apontando na direção certa e espere que seus giroscópios nunca falhem. Tem um componente óptico que se degrada, falha ou sofre uma falha? No espaço, você está preso com o que tem. Mas no terreno, você pode ter instalações de manutenção extravagantes no local. Um espelho defeituoso, sujo ou danificado pode ser trocado; telescópios infravermelhos podem ser resfriados indefinidamente; reparos podem ser feitos por mãos humanas em tempo real; novas peças e pessoas podem ser enviadas a qualquer momento. É um feito notável que o Hubble tenha durado quase 30 anos, mas foram necessárias várias missões de manutenção (e alguma sorte) para fazê-lo. No solo, telescópios com meio século de idade ainda estão retornando ciência de ponta. Não há concurso.
Observatório Estratosférico da NASA para Astronomia Infravermelha (SOFIA) com as portas abertas do telescópio. Essa parceria conjunta entre a NASA e a organização alemã DLR nos permite levar um telescópio infravermelho de última geração para qualquer local da superfície da Terra, permitindo observar eventos onde quer que ocorram. (NASA/Carla Thomas)
5.) Na Terra, você pode observar de qualquer lugar que quiser . Uma vez que seu observatório vai para o espaço, a gravidade e as leis do movimento fixam, a qualquer momento, exatamente onde essa espaçonave estará. Muitas curiosidades astronômicas podem ser vistas de todos os lugares, mas existem alguns eventos espetaculares que exigem que você esteja em um local muito específico em um determinado momento. As ocultações são um exemplo extremo disso, onde um objeto pequeno e distante no Sistema Solar passa na frente de uma estrela de fundo, mas apenas por um breve instante em um local específico. A lua de Netuno, Tritão, e o primeiro destino pós-Plutão da New Horizons, MU69, ambas estrelas de fundo ocultas, com Tritão fazendo isso regularmente. Os telescópios espaciais nunca tiveram a sorte de capturá-los, mas graças a observatórios móveis como o SOFIA da NASA, aprendemos como a atmosfera de Tritão muda com as estações do ano e até descobrimos uma pequena lua em torno de MU69! Como não colocamos todos os nossos ovos na cesta dos telescópios no espaço, podemos fazer a ciência única que a luz que chega ao nosso mundo permite.
O cume do Mauna Kea contém muitos dos telescópios mais avançados e poderosos do mundo. Isso se deve a uma combinação da localização equatorial de Mauna Kea, alta altitude, visão de qualidade e o fato de estar geralmente, mas nem sempre, acima da linha das nuvens. (Colaboração do Telescópio Subaru)
Como bônus, as duas principais vantagens de ir ao espaço podem ser efetivamente igualadas do solo com as inovações tecnológicas certas. Ao construir nossos observatórios em altitudes muito altas em locais onde o ar está parado – como no topo de Mauna Kea ou nos Andes chilenos – podemos eliminar imediatamente uma grande fração da turbulência atmosférica da equação. A adição de óptica adaptativa, onde um sinal conhecido (como uma estrela brilhante ou uma estrela artificial criada por um laser que reflete na camada de sódio da atmosfera, 60 quilômetros acima) existe, mas parece embaçado, pode nos permitir criar o espelho certo forma para desfocar essa imagem e, portanto, toda a outra luz que vem junto com ela. Melhorias adicionais, como usando vários guias simultaneamente , pode alcançar 99% do que você consegue do espaço, mas com dezenas ou até centenas de vezes o poder de captação de luz.
E, finalmente, a atmosfera é amplamente transparente não apenas para a luz visível, mas para uma ampla variedade de comprimentos de onda que estão lá fora. Essas janelas atmosféricas nos permitem espiar em qualquer lugar que quisermos no Universo, desde que a luz possa passar. Embora os raios gama, os raios X e muitos comprimentos de onda infravermelhos só possam ser vistos do espaço, existem enormes faixas do espectro eletromagnético que são literalmente tão boas para serem vistas da Terra. As ondas de rádio são o exemplo mais impressionante disso, onde muitas ordens de magnitude de frequências são tão puras do solo quanto do espaço. Há uma série de janelas atmosféricas altamente eficazes na luz ultravioleta, visível e infravermelha também.
A transmitância ou opacidade do espectro eletromagnético através da atmosfera. Observe todas as características de absorção em raios gama, raios X e infravermelho, e é por isso que eles são melhor vistos do espaço. No entanto, em muitos comprimentos de onda, como no rádio, o solo é tão bom quanto. (NASA)
Existem muitas boas razões para fazer astronomia do espaço, e uma enorme quantidade de objetos impressionantes que podemos ver e comprimentos de onda que podemos explorar que, de outra forma, estão fechados para nós do solo. Mas em termos de versatilidade, confiabilidade, manutenção, tamanho e tecnologia de ponta, a Terra ainda é o melhor lugar para se estar. À medida que locais de alta altitude e observatórios transportados por balão ou aeronave se tornam mais comuns, temos que nos preocupar cada vez menos com o inimigo mais antigo do astrônomo: as nuvens. Se pudermos manter nossos céus claros e escuros, a astronomia baseada na Terra continuará revelando novos segredos sobre o Universo para as próximas gerações.
Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .
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