Usando uma espaçonave para bloquear o Sol e outra para observar, o par voará em conjunto com a precisão de nível milimétrico.
ATUALIZAÇÃO: A Proba-3 foi lançada com sucesso na manhã de quinta-feira às 5h34 no horário da Costa Leste dos EUA (10h34 GMT). Você pode assistir a uma reprise do lançamento aqui.
Em um feito extraordinário de voo em formação, a missão Proba-3 da Agência Espacial Europeia (ESA), agora programada para ser lançada na manhã de quinta-feira, fará com que duas espaçonaves voem a uma distância de 490 pés (150 metros, ou um campo e meio de futebol) uma da outra, com uma precisão de apenas 0,04 polegada (1 milímetro) — a largura de uma unha humana.
O lançamento está previsto para quinta-feira, 5 de dezembro, às 5h38 no horário da Costa Leste (10h38 GMT), desde que uma solução de software seja implementada com sucesso para corrigir uma anomalia no sistema de propulsão redundante de uma das duas espaçonaves.
A transmissão ao vivo começará meia hora antes do horário previsto para o lançamento. Você pode assistir ao evento no canal do YouTube da ISRO ou no Web TV da ESA.
Observando o Sol
Embora o teste da tecnologia já seja justificativa suficiente, as espaçonaves também têm uma missão científica: observar a delicada coroa solar, normalmente visível apenas durante um eclipse solar. A coroa, a camada mais externa do Sol, é um milhão de vezes mais fraca do que o disco solar, tornando-a invisível na maior parte do tempo. Somente quando o disco mais brilhante do Sol é bloqueado é que a luz da coroa pode ser observada. Em um eclipse, a Lua bloqueia essa luz naturalmente para os observadores na Terra. A Proba-3 tentará recriar esse efeito voando em formação precisa, de modo que uma das espaçonaves eclipsará a outra por seis horas a cada órbita.
“Ao se alinhar com o Sol, uma espaçonave projetará uma sombra precisamente controlada sobre a outra, cobrindo totalmente o disco solar, para que a coroa, um milhão de vezes mais fraca, se torne visível para observação prolongada. Isso vai funcionar ou não: esse é o desafio que nos propusemos”, disse Damien Galano, gerente da missão Proba-3, em um comunicado.
Se bem-sucedida, a missão revelará detalhes valiosos sobre a elusiva coroa solar e abrirá caminho para futuras missões espaciais de ocultação, como as idealizadas na busca direta por exoplanetas ao redor de estrelas brilhantes.
Bloqueando a luz
Se os astrônomos quiserem observar algo próximo ao Sol — ou a qualquer outra estrela —, eles enfrentam um problema básico: o Sol é extremamente brilhante. Em comparação com uma estrela, qualquer outro objeto — seja a coroa solar, um planeta extrassolar ou até mesmo uma estrela muito menor — parecerá mil ou um milhão de vezes menos brilhante. Não é viável capturar uma imagem de um objeto tão fraco se houver algo tão intensamente luminoso ao seu lado. A luz da estrela domina a imagem, vazando para os pixels vizinhos e tornando impossível a observação de objetos próximos. Para ver esses alvos mais tênues, os astrônomos precisam bloquear a luz da estrela para que ela não sobrecarregue seus instrumentos.
Um dispositivo desse tipo é chamado de coronógrafo e funciona pelo mesmo princípio de alguém que protege os olhos do Sol levantando a mão em frente ao rosto. Mas os cientistas, é claro, precisam de muito mais precisão. Embora pareça simples colocar um pequeno disco (um oclusor) diretamente na frente da câmera ou do imageador, esse arranjo resulta em difração severa, com vazamentos de luz em forma de espículas ao redor do coronógrafo. Isso acontece porque a luz é tanto uma partícula quanto uma onda, então uma pequena quantidade de luz da estrela sempre contornará o oclusor e chegará à câmera. Quanto maior a distância entre a câmera e o oclusor, menor será a difração.
É por isso que a Proba-3 separará sua espaçonave Oclusora da Coronógrafo em 150 metros (137 metros). Mesmo assim, a luz que vaza ainda é suficiente para que a espaçonave Coronógrafo tenha seu próprio minúsculo oclusor interno, com apenas 0,14 polegada (3,5 mm) de diâmetro, a fim de obter a imagem mais nítida possível.
E para que esse conceito funcione, a Proba-3 deve operar como um único instrumento gigantesco de 150 metros de comprimento. É aí que entra o voo de precisão. Os dois satélites devem permanecer perfeitamente alinhados, com o Oclusor exatamente entre o Coronógrafo e o Sol, durante as observações — cerca de seis horas por órbita.
Eles alcançarão essa sincronia orbital por meio de uma série de testes de mira, incluindo luzes LED no Oclusor para orientação do Coronógrafo, um sistema de laser e retrorefletores, e um sensor de sombra, que emite um alerta se a sombra do Oclusor se desviar minimamente no imageador do Coronógrafo.
Suavizando o caminho
Pode-se pensar que o espaço é o ambiente perfeito para um voo em formação tão preciso. Diferente de uma exibição dos Thunderbirds no ar, a Proba-3, no espaço, não precisa lidar com correntes de ar, ventos ou turbulências.
Mas o espaço não é tão simples assim. Satélites em órbita terrestre baixa ainda sofrem um arrasto leve, porém mensurável, ao atravessar os vestígios extremamente rarefeitos da atmosfera superior da Terra. Além disso, estão suficientemente próximos para que as pequenas variações gravitacionais do planeta perturbem as espaçonaves com o tempo. No caso da Proba-3, todas essas perturbações exigiriam manobras extras para manter a posição, o que significa mais combustível — sempre uma decisão custosa no espaço.
Por isso, os engenheiros optaram por uma órbita altamente elíptica, que aproxima as espaçonaves da Terra por um breve período antes de enviá-las para uma longa e lenta volta orbital no espaço profundo. (As leis de Newton nos dizem que planetas — e satélites — se movem mais rápido quando estão mais próximos de suas estrelas ou planetas e mais devagar no ponto mais distante.)
Quando as espaçonaves estiverem se movendo rapidamente, mergulhando na atmosfera superior da Terra, voarão em uma formação mais segura e menos restrita. Mas, ao se aproximarem do apogeu (o ponto mais distante da Terra), entrarão em formação e permanecerão ali por seis horas, até começarem a cair de volta, repetindo o ciclo.
Os engenheiros estimam que as espaçonaves tenham combustível suficiente para manter esse ciclo por cerca de dois anos.
Rumo ao espaço
A série de missões Proba (PRoject for OnBoard Autonomy, ou Projeto para Autonomia de Bordo) é a forma da ESA de lançar projetos relativamente baratos que testam novas tecnologias usando componentes prontos. O nome também vem do latim "probāre" ("vamos tentar"), refletindo o caráter experimental da série.
A primeira missão Proba-1 durou mais de 20 anos e testou tecnologias hoje comuns, como baterias de íon-lítio e painéis solares de arsenieto de gálio. A espaçonave acabou sendo usada para observação terrestre básica, com seus dois imageadores a bordo. Em seguida, veio a Proba-2, que também testou novas tecnologias, mas focou na observação solar, e a Proba-V (Vegetation), que mapeou a cobertura vegetal da Terra, complementando a missão Spot.
A mais recente missão Proba-3 custou cerca de US$ 200 milhões — mais cara que as anteriores, em grande parte devido à dificuldade de operar duas espaçonaves simultaneamente. O satélite será lançado do Centro Espacial Satish Dhawan, na Índia, a bordo de um foguete PSLV-XL. A separação do foguete ocorrerá 18 minutos após o lançamento, e o controle da missão espera receber o primeiro sinal das espaçonaves 15 minutos depois. A agência espacial indiana ISRO também lançou a Proba-1, mas não as missões intermediárias.
Durante 18 semanas, a Proba-3 permanecerá em fase de comissionamento, enquanto os operadores verificam se todos os subsistemas e instrumentos estão funcionando corretamente. Só então as duas espaçonaves se separarão e começarão os testes de manobrabilidade, até iniciarem o voo em formação precisa e as observações de eclipse que definirão a missão.
