Telescópios espaciais não substituem os baseados em solo; eis os porquês

Com os dois primeiros lançamentos do projeto Starlink, que já levaram cerca de 120 satélites de internet à órbita da Terra (prevendo um total de até 42 mil unidades), a polêmica já é grande. De um lado, astrônomos revelando que a constelação de Elon Musk não somente tem potencial de atrapalhar (e muito!) as observações do céu noturno a partir de telescópios terrestres, como já está causando problemas. Do outro, há quem diga que não se pode frear o progresso e é preciso evoluir a maneira como as observações espaciais são feitas — e muita gente se questiona: não seria então o caso de a humanidade passar a observar o espaço apenas por meio de telescópios espaciais, que ficam na órbita do planeta? Bom, a resposta é: não. Ethan Siegel, Ph.D em astrofísica, professor, autor e comunicador científico, abordou o assunto e explicou, tim-tim por tim-tim, por que os telescópios terrestres não podem ser substituídos pelos espaciais, e por que é importante garantir a visibilidade do céu noturno para que a ciência continue avançando. Vantagens dos telescópios espaciais Para explicar por que os telescópios espaciais não podem substituir os terrestres, Siegel entende que, primeiro, “é absolutamente vital entender quais vantagens a astronomia tem do espaço em relação ao solo, porque os benefícios são enormes”. Afinal, telescópios posicionados na órbita da Terra não precisam lidar com poluição luminosa (como acontece aqui embaixo), pois “é sempre noite no espaço quando você aponta para longe do Sol”, e também não é preciso se preocupar com nuvens, clima ou turbulências atmosféricas — “Você pode observar onde quiser, em todo o espectro eletromagnético, e não há atmosfera bloqueando sua visão”, explica Siegel. -CT no Flipboard: você já pode assinar gratuitamente as revistas Canaltech no Flipboard do iOS e Android e acompanhar todas as notícias em seu agregador de notícias favorito.- Em alguns comprimentos de onda, telescópios espaciais apresentam observações mais precisas do que os terrestres (Imagem: NASA)Sendo assim, caso a constelação de satélites Starlink (bem como as de outras empresas que têm planos similares, como OneWeb e até mesmo a Amazon) realmente prejudique as observações astronômicas feitas por meio de telescópios terrestres, é um alívio saber que os telescópios espaciais permitirão a evolução da ciência neste sentido. Contudo, “a perda da astronomia terrestre será extraordinariamente prejudicial aos nossos empreendimentos científicos mais cuidadosamente planejados”, alerta o Ph.D. O vídeo abaixo mostra uma simulação de como será a visão de um telescópio terrestre quando o projeto Starlink lançar 12 mil satélites à órbita (quantidade prevista inicialmente, antes de Elon Musk anunciar que possivelmente lançará mais 30 mil no futuro):   Grandes telescópios em construção podem estar ameaçados Entre os “empreendimentos científicos mais cuidadosamente planejados” que Siegel alerta estarem em risco por conta das constelações de satélites na órbita terrestre, estão alguns grandes telescópios em construção no momento — alguns deles que têm o potencial de observar o passado espacial mais distante e fraco, com maior precisão do que nunca. “Os planos de curto prazo da astronomia incluem grandes telescópios que estão sendo encomendados para realizar imagens diferenciais de todo o céu. Eles procurarão estrelas variáveis, eventos transitórios, objetos perigosos ao redor da Terra, e muito mais”, diz o professor, citando, entre eles, os primeiros telescópios de 30 metros do mundo — incluindo o GMT (Giant Magellan Telescope) e o ELT (Extremely Large Telescope). Só que esses telescópios poderosos podem jamais atingir seus objetivos em sua plenitude, caso as observações do céu a partir da Terra continuem em risco. Aqui vemos o sistema óptico ELT. Antes de alcançar os instrumentos científicos, a luz é refletida primeiro no espelho primário segmentado gigante (M1), e em seguida rebate em outros dois espelhos, um convexo (M2) e um côncavo (M3). Os dois espelhos finais (M4 e M5) formam um sistema óptico adaptável embutido para permitir a formação de imagens extremamente nítidas (Imagem: ESO)Vantagens dos telescópios terrestres sobre os espaciais Apesar de os telescópios espaciais apresentarem vantagens sedutoras em comparação com os terrestres, ainda existem vantagens que a observação a partir do solo oferece. “Podemos criar imagens, coletar dados e realizar investigações científicas que simplesmente não podem ocorrer apenas com observatórios espaciais. Se conseguirmos manter nossos céus escuros e desobstruídos, a astronomia terrestre certamente entrará na era de ouro à medida em que o século XXI se desdobrar”, garante Siegel. Para explicar sua afirmação, o astrofísico lista cinco métricas principais que atestam as vantagens dos telescópios terrestres: tamanho, confiabilidade, versatilidade, manutenção e capacidade de atualização. Tamanho Observatórios terrestres podem ser muito maiores do que os espaciais, com espelhos primários maiores, pois construir ou montar algo similar no espaço acaba sendo muito difícil. “Existe uma linha de pensamento comum (mas incorreta) de que, se gastássemos dinheiro suficiente, poderíamos construir um telescópio do tamanho que quiséssemos no solo e lançá-lo ao espaço. Isso é verdade até certo ponto: o ponto em que você precisa encaixar seu observatório no foguete que o está lançando”, ele explica, citando a dificuldade de lançar um telescópio gigantesco em um foguete a partir do solo. O tamanho dos espelhos dos telescópios determina seu poder de captação; por isso, telescópios maiores são mais poderosos, pois, na astronomia, tamanho é, sim, documento. O maior espelho primário já lançado ao espaço até então é o do observatório Herschel, da ESA, com um espelho de 3,5 metros. O do James Webb, da NASA, será maior, com 6,5 metros, mas ainda assim não compete com os telescópios terrestres no quesito tamanho — o GMT, por exemplo, terá 25 metros, enquanto ELT terá 39 metros. Conceito do telescópio Giant Magellan Telescope (GMT)Confiabilidade Lançamentos espaciais são perigosos. Muitos são adiados em cima da hora, inclusive, por uma série de razões que podem comprometer sua segurança — e, caso sejam ignoradas, podem representar explosões e acidentes catastróficos. Então, desenvolver telescópios espaciais por anos a fio é sempre um risco, considerando que problemas podem acontecer no lançamento, colocando todo o trabalho e o investimento a perder. Já “quando construímos um telescópio no chão, não há risco de falha no lançamento”. Lançamento de um foguete Antares em 2014 mostra uma explosão destruidora, o que é sempre um risco quando se pensa em lançamentos espaciais, independente da taxa de sucesso da agência espacial ou da empresa responsável pela empreitada (Foto: NASA)Versatilidade Alguns eventos espaciais espetaculares seriam perdidos caso usássemos somente observatórios espaciais. Siegel explica que, “uma vez no espaço, a gravidade e as leis do movimento fixam-se onde o seu observatório estará a qualquer momento” e “embora existam muitas curiosidades astronômicas que podem ser vistas de qualquer lugar, existem alguns eventos, muitos deles espetaculares, que exigem que você controle (com extrema precisão) onde você estará localizado em um determinado momento no tempo”. Ele cita fenômenos como eclipses solares neste exemplo. “Se colocássemos todos os nossos ovos na cesta do telescópio espacial, esses eventos mais raros deixariam de ser cientificamente significativos, pois não podemos controlar nossa posição e movimento ao longo do tempo a partir do espaço, como fazemos na Terra”, afirma. Manutenção Outro ponto muito importante ao pensar sobre somente usar telescópios espaciais, abandonando os terrestres, é a manutenção. Afinal, é muito mais complicado (e caro) realizar reparos no espaço do que na superfície. Todo e qualquer reparo necessário em telescópios espaciais exige uma missão de manutenção com astronautas devidamente treinados, além de tudo, que também se arriscam; afinal, viagens ao espaço são sempre perigosas. Já no solo, reparos são feitos com muito mais facilidade, agilidade e segurança. Ainda, “os reparos podem ser feitos por mãos humanas ou robóticas em tempo real; novas peças e até novos funcionários podem ser trazidos a qualquer momento”, ressalta. Siegel ainda lembra que, apesar de o Hubble já durar quase 30 anos (exigindo uma série de missões de reparo nesse meio tempo), “os telescópios terrestres podem durar mais de meio século com a infraestrutura mantida”. Astronauta realizando reparos no telescópio espacial Hubble em 1993 (Foto: NASA/ESA)Atualização “Quando um telescópio espacial é lançado, seus instrumentos a bordo já estão obsoletos”, afirma Siegel. É que, para que um observatório espacial seja construído, a equipe por trás de seu desenvolvimento precisa definir, com muitos anos de antecedência, quais serão seus objetivos científicos, o que é necessário para saber quais instrumentos serão projetados, construídos e integrados. E isso leva vários anos, senão décadas, para ser feito. “Isso significa necessariamente que os instrumentos estarão desatualizados quando o telescópio espacial coletar dados pela primeira vez”, mas, por outro lado, “se o observatório estiver no solo, você pode simplesmente retirar o instrumento antigo e substituí-lo por um novo, e então seu telescópio desatualizado volta a ser moderno — processo que pode continuar enquanto o observatório permanecer operacional”. Uma coisa não substitui a outra; elas se complementam O aglomerado globular NGC 288 fotografado por dois telescópios diferentes. À esquerda, pelo Hubble em vários comprimentos de onda de luz. À direita, pelo Gemini, do solo, visualizando um único canal. Com a aplicação da óptica adaptativa, o Gemini mostra estrelas adicionais com melhor resolução do que o Hubble (Fotos: NASA/ESA, Gemini Observatory)Sem dúvidas, contar com telescópios posicionados no espaço é algo imprescindível para o avanço das observações astronômicas, bem como para o nosso entendimento do universo, pois esses equipamentos na órbita da Terra permitem explorações que vão além do que podemos fazer a partir da superfície. E, com o lançamento de telescópios espaciais cada vez mais modernos, com o James Webb e o TESS, por exemplo, a ciência pode responder muito mais mistérios sobre o espaço que nos cerca. Contudo, existem tarefas científicas que continuam sendo mais adequadas para os observatórios baseados no solo. “Em particular, imagens espectroscópicas profundas de alvos distantes, estudos diretos de exoplanetas, identificações de objetos potencialmente perigosos, caça a objetos do Sistema Solar externo (como o Planeta Nove), pesquisas no céu para objetos variáveis, estudos de interferometria e muito mais são superiores a partir do solo”, garante Spiegel. O ELT, por exemplo, ajudará o telescópio espacial TESS em sua missão de descobrir e analisar exoplanetas. Enquanto o espacial identifica potenciais planetas pelo método do trânsito (quando variações no brilho de uma estrela indicam que um planeta pode estar passando à sua frente), o ELT será capaz de fotografar esses planetas orbitando outras estrelas além do Sol. Já o GMT poderá ser usado para procurar impressões digitais de moléculas na atmosfera de exoplanetas descobertos pelo TESS, e as imagens obtidas por meio deste telescópio terrestre serão 10 vezes mais detalhadas do que as do Hubble. O Ph.D conclui sua reflexão afirmando que “perder os benefícios da astronomia terrestre seria tanto catastrófico quanto desnecessário”, e então não é “frescura” se preocupar com o potencial de os satélites Starlink prejudicarem as observações espaciais de telescópios terrestres. Afinal, observações feitas por ambos os tipos de telescópios — espaciais e em solo — podem inclusive ser complementares, e não “brigam” umas com as outras. Leia a matéria no Canaltech. 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