ASTER - A Primeira Missão Brasileira de Espaço Profundo

Olá leitor!

Segue abaixo um artigo escrito pelos pesquisadores Othon Winter, Elbert Macau, Haroldo Velho sobre a “Missão ASTER - Primeira Missão Brasileira de Espaço Profundo".

Duda Falcão

ASTER - A Primeira Missão Brasileira

de Espaço Profundo

Othon Cabo Winter*,

Elbert E. N. Macau** e

Haroldo Fraga de Campos Velho***

ASTERÓIDES

No sistema solar, a vasta maioria dos asteróides reside numa faixa localizada entre as órbitas dos planetas Marte e Júpiter, conhecida como cinturão principal de asteróides. Uma população distinta, originária do cinturão principal, que consiste daqueles que cruzam as órbitas dos planetas terrestres é chamada de NEA (Near-Earth Asteroid). Até o momento foram detectados alguns milhares de NEAs com diâmetro superior a 1 km e outras centenas de milhares com este parâmetro maior do que 100 m. Estudos indicam que trata-se de uma população em evolução, com tempo de vida de alguns milhões de anos, após o qual a maioria deles colide com o Sol (“Sun-grazers”) ou é ejetada do sistema solar, enquanto entre 10 a 15% deles colidem com um dos planetas. Apesar do curto tempo de vida destes corpos, a população NEA se mantém estabilizada em função de ser alimentada por asteróides provenientes de regiões do cinturão principal.

Em se tratando do sistema solar, asteróides e cometas são considerados corpos primitivos, porque se acredita que eles contêm informações a respeito do nascimento e das fases iniciais da evolução do sistema solar. Em contraposição aos planetas, que passaram por processos evolucionários ao longo de suas histórias, a maioria dos asteróides e cometas dormentes teria conservado um registro da composição original do disco protoplanetário em que se formaram, principalmente devido ao fato de serem relativamente pequenos. Os NEAs são representativos da população de asteróides. Portanto eles fornecem informações sobre a mistura química a partir da qual os planetas teriam se formado há 4,6 bilhões de anos. Eles também carregam registros da evolução geológica de pequenos corpos nas regiões interplanetárias.

Do ponto de vista da origem da vida, atuais cenários incluem a entrega exógena de material orgânico à Terra primitiva. Estes cenários se fundamentam, entre outras razões, no fato do baixo albedo (0,01-0,15) observado em asteróides primitivos dos tipos C, D e P, por exemplo, o que é considerado devido à abundante presença de material orgânico sobre as superfícies destes asteróides.

A compreensão da superfície, composição, e estrutura interna de um NEA ajudará nas seguintes ações:

- entender a origem e evolução do sistema solar e, possivelmente, até a origem de vida na Terra;

- desenvolver estratégias de mitigação de riscos para proteger a Terra de impactos.

Além disto, asteróides podem ser fontes de materiais/elementos raros, assim, estes objetos podem ter relevância para mineração espacial e o maior entendimento da dinâmica e evolução destes corpos é que pode bem direcionar para esta nova e desafiadora atividade comercial.

Poucas sondas espaciais foram enviadas para estudar asteróides. Na realidade, várias imagens que se dispõem deles foram enviadas por sondas espaciais cujos objetivos principais eram outros corpos celestes. A sonda Galileo, ao longo do seu caminho em direção a Júpiter, foi a primeira sonda a observar asteróides. Em 1991 ela enviou imagens do asteróide 951 Gaspra e em 1993 do asteróide 243 Ida, ambos são integrantes do cinturão principal. Estas foram às primeiras imagens a mostrar com alguma resolução as superfícies de asteróides.

Especificamente, apenas três sondas tiveram como meta principal estudar asteróides. Em 1996, a sonda americana Near-Shoemaker enviou imagens do asteróide 253 Mathilde e em 2000 ela se aproximou e pousou no asteróide 433 Eros. Em 2005 a sonda japonesa Hayabusa enviou imagens, pousou e coletou material do asteróide 25143 Itokawa. A sonda Dawn, lançada pela NASA em 2007, visitará dois dos maiores asteróides do cinturão principal: asteróide 4 Vesta entre 2011 e 2012, e o asteróide 1 Ceres (planeta anão) em 2015. Em 1993, ao observar o asteróide 243 Ida, a sonda Galileo descobriu um pequeno satélite ao redor desse asteróide. Este foi o primeiro sistema duplo de asteróides descoberto.

Atualmente são conhecidos mais de 200 sistemas duplos. Estimativas indicam que cerca de 16% dos NEAs podem ser binários. Com o uso de ótica adaptativa, em 2005, verificou-se que o asteróide 87 Sylvia é um sistema triplo. Até o momento são conhecidos sete sistemas triplos, sendo apenas dois da população NEA: os sistemas 1999CC e 2001 SN263.

Em fevereiro de 2008, este sistema foi observado pela estação de radioastronomia de Arecibo, em Porto Rico. Estas observações resultaram na descoberta de que se tratava, na realidade, de um sistema triplo (Figura 1). Os componentes deste sistema possuem diâmetros aproximados de 2,8 km, 1,2 km e 0,5 km. Em relação ao corpo maior, tem se que o segundo componente tem semieixo maior de aproximadamente 17 km (período orbital de 147 horas) e o menor componente tem semieixo maior de aproximadamente 4 km (período orbital de 46 horas).

Figura 1 - Reconstituição de imagens do sistema triplo

2001 SN263, geradas a partir de dados obtidos pela

antena de radar de Arecibo.

PROJETO ASTER

O projeto ASTER envolve a construção no Brasil de uma sonda espacial de pequeno porte, baseada em uma plataforma de espaço profundo de origem russa. A sonda será enviada tendo como alvo o asteróide 2001SN263. O projeto tem sua concepção baseada na oportunidade de desenvolvimento e qualificação em tecnologias espaciais, e abre uma janela de oportunidades de desenvolvimento de pesquisas de excelência no campo científico. Trabalha-se com uma configuração prevendo 150 kg de massa, potência elétrica em torno de 2.100 W, sendo que 30 kg e 110 W estarão disponíveis para as cargas úteis. Um cronograma tentativo prevê o lançamento em 2015, para aproximação do asteróide em 2018. A sonda visitará o sistema triplo por cerca de um ano, colhendo e transmitindo informações para a Terra.

Uma das principais diretrizes desta missão é tentar agregar o maior envolvimento brasileiro possível, seja na plataforma, em subsistemas, na integração, na carga útil, bem como, no rastreio, na guiagem e controle da sonda. Pretende-se utilizar propulsores elétricos desenvolvidos por grupos brasileiros (INPE e UNB). No momento, existem três tipos distintos de propulsores que podem ser utilizados na missão. As manobras de transferência devem se basear numa abordagem que envolve órbitas periódicas e já vem sendo estudada por uma equipe brasileira. Também se encontra em estudos a possibilidade de desenvolvimento de equipamentos/instrumentos científicos com pelo menos uma parte usando tecnologia nacional.

Trata-se de um projeto multi-institucional, em que no momento, pesquisadores e engenheiros do INPE, UNESP, UnB, ON, UFABC, UFRJ, USP, UFPr, UEFS, ITA, IMT, UNICAMP, UFF e MAST estão diretamente envolvidos. Além disto, dois Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia, INCT-ESPAÇO e INCT–ASTROFÍSICA, são parceiros ativos do projeto ASTER.

Entre os principais objetivos este projeto tem como objetivo primordial o desenvolvimento de tecnologias espaciais. Assim sendo, é considerado como um projeto tecnológico, que tem como meta estratégica o despertar da motivação para a área espacial no país, bem como, o oferecimento de oportunidade para o desenvolvimento de pesquisa científica de excelência.

OBJETIVOS TECNOLÓGICOS:

• Validar em vôo subsistemas de propulsão elétrica, sensoriamento remoto (câmeras), espectrômetro de infravermelho, altímetro a laser e controle de atitude, dentre outros.

• Adquirir conhecimento dos requisitos de integração e testes de sondas espaciais para missões em espaço profundo.

• Participar da rede internacional de missões de espaço profundo (tendo acesso a informações relevantes para a comunidade científica nacional), além de conhecer e estar exposto a tecnologia de comunicação, rastreio e controle de missões deste tipo.

OBJETIVOS ESTRATÉGICOS:

• Despertar o interesse de jovens brasileiros pelas carreiras de engenharia e ciências espaciais.

• Formar mão de obra capacitada ao trabalho de integração e testes de sonda espaciais;

• Desenvolver áreas estratégicas de cunho tecnológico relacionados a sensores de precisão, controle de atitude, propulsão, comunicação, entre outros;

• Especializar pesquisadores e técnicos em relação aos trabalhos envolvendo sensoriamento remoto de precisão.

Objetivos Científicos da Missão:

Esta missão tem como principal meta científica a obtenção de dados físicos e dinâmicos dos três corpos do sistema 2001SN263. Os objetivos científicos específicos da missão são listados a seguir:

• Determinar o tamanho, a massa, o volume, o campo gravitacional e o movimento de rotação dos corpos integrantes do sistema;

• Identificar a composição, a morfologia e a textura da superfície de cada um dos corpos;

• Estimar a distribuição interna de massa dos corpos;

• Entender as propriedades dinâmicas e orbitais dos componentes do sistema;

• Obter indícios que possam apontar para os caminhos que levaram à formação do sistema em estudo.

A carga útil da sonda espacial será constituída dos subsistemas necessários à consecução de sua missão de exploração do sistema ternário 2001 SN263., bem como, experimentos a serem realizados durante o período de viagem até o asteróide. Até o momento já estão definidos os seguintes instrumentos e experimentos:

Câmera Imageadora multi banda: Uma câmera ótica com uma variedade de filtros (pelo menos 4 bandas) visando o mapeamento das superfícies dos componentes do sistema. Isto permitirá identificar características geológicas e da topografia dos terrenos como planícies, vales, crateras, regiões lisas e/ou cobertas de pedras e fissuras.

Altímetro Laser: Um altímetro a laser será usado para, juntamente com os dados de rastreamento da órbita da sonda, estimar a massa individual de cada um dos três corpos do sistema. A partir disto também serão estimados a densidade e o grau de porosidade de cada corpo.

Espectrógrafo de Infravermelho: Um espectrógrafo de infravermelho próximo, que juntamente com o outro espectrógrafo produzirão dados visando inferir os tipos de materiais e suas distribuições ao longo das superfícies de cada um dos corpos do sistema. Combinando dados deste espectrógrafo com dados do imageador multi banda também serão realizados estudos sobre o envelhecimento das superfícies devido à exposição ao ambiente espacial (“space weathering”). Esta informação pode ser fundamental para identificar a idade do sistema triplo.

Experimentos Científicos: Pelo menos dois conjuntos de experimentos serão realizados durante o percurso da sonda saindo de uma órbita de estacionamento terrestre até as proximidades do asteróide alvo da missão. Um deles envolve experimentos de astrobiologia associados à exposição da bactéria Deinococcus Radiodurans ao ambiente espacial. O outro, denominado PLASMEX, envolve um conjunto de experimentos de diagnósticos de plasma espacial.

Figura 2. Feixe de argônio obtido com o propulsor

PION-II (LAP/CTE - INPE).

Figura 3. Versão do propulsor PION-III

(LAP/CTE – INPE)

Agradecendo a oportunidade e a equipe que vem trabalhando e tornando viável o projeto ASTER.

*Othon Cabo Winter

Professor (UNESP/FEG)

Membro da AAB

ocwinter@gmail.com

**Elbert E. N. Macau

Pesquisador (INPE)

Membro AAB

***Haroldo Fraga de Campos Velho

Pesquisador (INPE)

Fonte: Revista da Associação Aeroespacial Brasileira (AAB) - núm 07 - Jan-Mar de 2011 - Págs. 02, 03 e 04

Comentário: Pois é leitor, em nossa opinião essa é a mais inovadora missão espacial brasileira surgida nos últimos dez anos. A importância da mesma para o nosso programa espacial é tanta que a sua realização transcende o lado científico e tecnológico, que já é bastante significativo, pois passa também pela representatividade política a nível internacional, colocando o Brasil entre um pequeno grupo de países integrantes do clube espacial capazes de desenvolver e lançar uma sonda espacial de espaço profundo (além da órbita da lua), ou seja, os Estados Unidos, a Rússia, o Japão e a ESA européia. Vale lembrar leitor que nem mesmo à China, a Índia e os outros países integrantes desse fechado clube espacial conseguiram enviar sondas espaciais além da órbita lunar. Entretanto, apesar de sua importância, infelizmente ainda não vejo no governo brasileiro e nem mesmo na AEB uma mobilização em prol de sua realização. Espero sinceramente que não venha ocorrer com essa missão o que ocorreu com outras como a MCE (Monitor de Clima Espacial) e outras que inclusive nem chegaram ao conhecimento público (Ex: A missão lunar ISHTAR).