NASA e ESA preparam missões espaciais “para o Inferno”

As missões Solar Orbiter e Solar Probe Plus vão ser enviadas para entrar na órbita de Mercúrio, com o objetivo de estudar o Sol. Estas serão provavelmente as duas missões espaciais mais audaciosas em desenvolvimento na atualidade.

A partir de Mercúrio, a temperatura na superfície frontal desses satélites vai ultrapassar as centenas de graus – é possível dizer que essas missões são, literalmente, “missões para o Inferno“.

Projetar um sistema seguro que permita às naves resistirem a temperaturas tão altas é algo que tem dado trabalho aos engenheiros, que precisam encontrar algo que funcione como um “escudo de calor”.

Para o Solar Orbiter (SolO), da Agência Espacial Europeia (ESA), a solução é usar titânio. Para o Solar Probe Plus (SP+), da NASA, o material deverá ser composto por carbono.

Os instrumentos dos dois satélites terão que se esconder por trás dessas barreiras para fazer as medições que os cientistas esperam, na tentativa de desvendar alguns dos maiores e mais duradouros mistérios do Sol.

Estas não são as primeiras missões solares – a nave espacial norte-americana DSCOVR foi a última, lançada em fevereiro -, mas a maioria destes satélites não se aventurou muito longe, preferindo estudar o “inferno” do Sol a uma distância segura, como a da órbita da Terra.

Objetivos

Os satélites Solar Orbiter e Solar Proble Plus, porém, querem “entrar no fogo” a sério – para observar a atividade solar de perto e provar diretamente os efeitos das partículas e dos campos magnéticos que as contêm.

Com ambas as missões, tentar-se-á obter três medições, explicou Tim Horbury, o principal investigador do Solar Orbiter. “Com o Solar Orbiter, queremos obter uma medição remota – e ver o que está a acontecer no Sol com os nossos telescópios -, e depois queremos obter uma segunda medição, quando estiver pronto para sentir o que está a sair dele.”

“A terceira medição viria do Solar Probe, que avançaria através do campo de visão muito rapidamente, de vez em quando, para sentir também o que está a acontecer”, disse.

O Solar Orbiter chegará até a 43 milhões de quilómetros do Sol – significativamente mais perto do que Mercúrio, que gira em torno do Sol a uma distância que varia de 46 milhões a 70 milhões de quilómetros.

Já o Solar Probe Plus é quem vai fazer o verdadeiro trabalho “infernal” quando correr pela superfície solar a meros seis milhões de quilómetros de distância. E “correr” é a palavra certa porque a expectativa é que ele alcance velocidades de 200 quilómetros por segundo em partes da órbita.

Estratégias distintas

Aproximações distintas como estas também precisam de estratégias distintas.

Ficando mais distante, o Solar Orbiter consegue libertar telescópios. As imagens captadas por estes provavelmente serão espetaculares, revelando características do sol com uma resolução nunca antes conseguida.

Chegando mais próximo do Sol, o Solar Probe Plus poderá conseguir dados notáveis, mesmo que olhar diretamente para o Sol seja algo que está fora de questão.

A pouco mais de seis milhões de quilómetros, a temperatura da superfície deve atingir 1,3 mil graus. O Solar Probe Plus não pode sequer dar-se ao luxo de ter pequenos buracos no seu escudo revestido com cerâmica e carbono.

Já o Solar Orbiter, de 1.800 kg, pode. “Temos alguns orifícios de passagem”, diz Dan Wild, um dos engenheiros térmicos da Airbus. “Esses são apenas grandes cilindros feitos de titânio e revestidos de preto para o controlo da luz.”

“À frente dos cilindros estão portas, e podemos fechar essas portas, o que significa que não vamos perder a nave espacial se alguma coisa der errado”, afirmou.

O que pode dar errado? Uma coisa – é preciso apontar diretamente para o Sol o tempo todo para que o escudo térmico não pare de jogar uma sombra resfriadora no resto da nave.

“Se perdermos atitude – por outras palavras, se nalgum momento, quando estivermos muito perto do Sol, não estejamos a apontar diretamente para ele – então a nave pode ficar iluminada por trás do escudo térmico, com as consequências óbvias.”

“Precisamos de um sistema de direcionamento para o Sol bastante robusto”, explica Philippe Kletzkine, gerente de projetos do Solar Orbiter.

“A parte frontal do escudo do Solar Orbiter vai experimentar temperaturas na ordem dos 600 graus, mas atrás elas devem atingir apenas 60 graus.”

Curiosamente, o instrumento de trás do Solar Orbiter, que carrega alguns experimentos magnéticos e de plasma, irá ficar tão na sombra, que ficará frio o suficiente – numa temperatura inferior a 10 graus – para requisitar um aquecimento ativo.

Possíveis conclusões

O que obtemos, então, com esta engenharia dos extremos? A possibilidade de solucionar alguns enigmas solares.

Ao posicionar-se diretamente na atmosfera externa do Sol – a coroa solar -, o Solar Probe Plus pode ajudar a explicar porque é que essa extensa região é tão mais quente do que a superfície do Sol, o que até agora tem sido um quebra-cabeças.

Já o Solar Orbiter deve dar-nos melhores ideias sobre o que impulsiona ciclo de atividade solar de 11 anos. A órbita será alta o suficiente para ter uma visão polar do Sol e, pela primeira vez, poderemos ver corretamente o que acontece quando o campo magnético solar gira.

“Nós sabemos quando gira, mas não sabemos pormenores porque nunca conseguimos chegar perto dos polos”, explica Louise Harra, do Laboratório de Ciências Espaciais da University College London.

“Ao chegarmos à altura dos polos, teremos uma vista excelente e isso vai-nos dar uma ideia muito melhor sobre o mecanismo que rege o ciclo solar e sobre por que esse ciclo começou a ficar mais fraco nos últimos anos.”

As duas missões juntas estão a custar 2,5 mil milhões de dólares (cerca de 2,3 milhões de euros) – sendo que a missão norte-americana custa quase o dobro da europeia.

No entanto, existe um reconhecimento crescente de que conseguir compreender melhor o comportamento do Sol trará grandes benefícios para a Terra. Grandes tempestades solares têm o potencial de destruir satélites, comunicação de rádio e redes de eletricidade.

Missão 2018

As duas missões serão enviadas para o espaço daqui três anos, em 2018.

A NASA já escolheu o foguetão para lançar o Solar Probe Plus. Um poderoso Delta-IV Heavy – o maior foguetão do mundo – vai lançar o satélite de 610 quilos em direção ao Sol no fim de 2018.

Já a indústria europeia – através da Airbus Defence and Space – anunciou que conseguiu produzir o que chamou de “modelo estrutural e térmico” do Solar Orbiter.

Seria como uma cópia do satélite, com instrumentos representativos. Ela será aquecida, submetida a explosões de sons e receberá impactos em uma simulação para testar seu design.

Se a cópia do satélite sobreviver a tudo isso, os engenheiros saberão que tipo de modelo também resistiria às condições extremas que irão encontrar no ambiente espacial.

ZAP / BBC