Uma última órbita: como e por que a NASA mata sua própria espaçonave

Por mais de uma década, a missão Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) da NASA tem pesquisado no céu objetos próximos à Terra. Utilizando a sua visão infravermelha, a sonda, que fica em órbita acima da superfície da Terra, procurou asteróides e cometas em todo o sistema solar e foi usada para identificar aqueles que poderiam aproximar-se da Terra.

Você pode reconhecer o nome porque foi usado para uma das descobertas da missão, o cometa NEOWISE , que foi o cometa mais brilhante em mais de 20 anos quando passou pela Terra em 2020.

Mas a missão NEOWISE chegará ao fim em breve, pois a nave espacial cairá na atmosfera da Terra e queimará. A equipe está se preparando para que esse fim chegue no início do próximo ano e está obtendo o que há de mais científico possível na espaçonave antes que ela não seja mais utilizável.

Uma missão pode chegar ao fim de diversas maneiras. Se uma nave espacial depende da energia solar, como muitas outras, então ela pode enfraquecer à medida que os seus painéis perdem eficácia. Foi o que aconteceu com a sonda InSight em Marte , pois seus painéis solares ficaram cobertos de poeira carregada pelos ventos que se acumularam ao longo do tempo até que ela finalmente não conseguiu gerar energia suficiente para continuar operando. Ou uma nave espacial em órbita pode ficar sem propulsor, por isso não é mais capaz de se orientar e devolver informações à Terra, como aconteceu com o Telescópio Espacial Kepler .

Às vezes, uma missão não é mais necessária porque foi substituída por uma tecnologia mais nova e melhor. O Telescópio Espacial Spitzer , por exemplo, foi pioneiro no campo da astronomia infravermelha, mas com o lançamento do mais poderoso Telescópio Espacial James Webb no horizonte, ele não era mais necessário.

Mas o que acontece com uma espaçonave quando sua missão termina? Como você desliga essas coisas? Conversamos com membros da equipe do NEOWISE, uma missão da NASA que está se preparando para ficar off-line no próximo ano, para descobrir.

Um grande final

Algumas espaçonaves podem ser deixadas à deriva com segurança para o espaço, desde que não haja chance de atingirem alguma coisa ou causarem qualquer dano. Foi o que aconteceu com o Spitzer, que irá flutuar suavemente para longe do planeta durante os próximos 50 anos, enquanto orbita o Sol e segue a Terra.

As naves espaciais em órbita ao redor dos planetas, entretanto, precisam ser descartadas com cuidado. Quando a missão Cassini a Saturno chegou ao fim , ela foi dramaticamente mergulhada na atmosfera do planeta, ou desorbitada, de modo que se desintegrasse deliberadamente e fosse destruída. Isso garantiu que não houvesse chance de contaminar qualquer uma das luas de Saturno, que poderiam ser potencialmente habitáveis. A descida final também permitiu a realização de uma série de novas pesquisas incríveis sobre a atmosfera de Saturno.

A espaçonave NEOWISE está orbitando a Terra, por isso também precisa ser descartada com segurança. As preocupações são que a espaçonave não se transforme em lixo espacial, um problema crescente em algumas órbitas, e que sua saída de órbita não represente um perigo para ninguém no solo.

Esse último ponto não é um dado adquirido. Houve casos em que peças de naves desorbitadas pousaram no solo, como no caso da estação espacial Skylab, que saiu de órbita em 1979, peças das quais pousaram na Austrália .

Hoje, as missões precisam planejar como serão desorbitadas antes mesmo de serem lançadas.

Uma equipe especializada do JPL (Laboratório de Propulsão a Jato da NASA) analisa como serão as separações com base em fatores da espaçonave, como sua massa e velocidade. Isso torna previsíveis os efeitos de uma desorbitação.

“Há uma chance mínima, se houver, de que algum detrito caia e machuque alguém”, disse Joseph Hunt, gerente de projeto do NEOWISE no JPL. A órbita da espaçonave cairá, fazendo com que ela queime na atmosfera da Terra no início do próximo ano.

“Queremos encerrar esta missão com elegância”, disse Hunt.

Por que NEOWISE está terminando

O NEOWISE não está ficando sem combustível – não tem nenhum propelente a bordo – nem se tornou uma antiguidade. Mas a atividade do Sol está forçando o seu desaparecimento.

A espaçonave fica em órbita baixa da Terra, a cerca de 300 milhas da superfície do planeta, o que significa que é afetada pela atmosfera do planeta.

“O sol está constantemente expelindo partículas carregadas e radiação em vários comprimentos de onda. O que acontece quando atinge a atmosfera da Terra é que pode inchar. Pode fazer com que a atmosfera se estenda um pouco além da sua altitude normal”, explicou Amy Mainzer, investigadora principal da missão NEOWISE.

O sol opera em um ciclo de atividade de aproximadamente 11 anos, às vezes mais ativo e às vezes menos. O NEOWISE teve sorte e iniciou sua missão estendida durante um período denominado mínimo solar, quando a atividade do Sol estava baixa. E tem sido um mínimo solar particularmente silencioso, por isso a atmosfera tem sido menos extensa do que o normal. Tudo isso permitiu que a espaçonave sobrevivesse por mais tempo.

Mas esta baixa actividade solar não dura para sempre, e estamos agora a entrar num período de aumento da actividade solar, com mais radiação de eventos como explosões solares a afectar a atmosfera. E isso significa o fim da espaçonave.

“Você pensaria que estamos no espaço, a cerca de 500 quilômetros em órbita, você pensaria que está totalmente livre de atmosfera. Mas não exatamente”, disse Mainzer. “Resta um pouquinho, e isso é suficiente para causar forças de arrasto que puxam a espaçonave e eventualmente a puxam para a atmosfera.”

Sem propulsão a bordo, a espaçonave não pode recuar ou mover-se para outra órbita. Ele só pode girar no lugar, então é “uma batalha que não podemos vencer”, disse Mainzer.

Sabendo que o fim está próximo, a equipe NEOWISE marca uma data em que se sente confortável para encerrar a missão. O problema é que à medida que o arrasto da atmosfera aumenta, fica cada vez mais difícil controlar a espaçonave, e a capacidade de controlá-la diminui drástica e rapidamente.

“As leis da física, no final, sempre ditam o que acontece”, disse Mainzer. “Em última análise, depende da Mãe Natureza.”

Uma segunda vida

O NEOWISE está em operação desde 2013, portanto teve um bom período de 11 anos de operação. Mas, na verdade, já está na sua segunda vida. Isso porque anteriormente era uma missão totalmente diferente chamada WISE.

WISE, ou Wide-field Infrared Survey Explorer, foi lançado em 2009 e foi projetado para estudar objetos dentro do sistema solar e além, incluindo a Via Láctea e galáxias mais distantes. Na sua época, a missão descobriu milhares de pequenos objetos chamados planetas menores, bem como descobriu muitos aglomerados de estrelas. Também descobriu o primeiro Trojan da Terra, um asteróide que compartilha uma órbita com a Terra.

A missão utilizou detectores infravermelhos, que devem ser resfriados a temperaturas muito baixas para funcionar. A temperatura original era de apenas 8 Kelvin, alcançada usando hidrogênio sólido como refrigerante.

Mas o refrigerante se esgota. Em 2011, sua missão foi concluída e o refrigerante acabou, então a espaçonave foi colocada em hibernação. “Achei que era o fim da história”, disse Mainzer.

Mas mais tarde, em 2013, a NASA estava interessada em usar uma nave espacial para procurar objetos próximos da Terra, e a equipa percebeu que a nave espacial WISE poderia ser capaz de fazer isso. Ele foi reativado e resfriado até sua nova temperatura operacional durante vários meses. A espaçonave estabilizou-se em 75 Kelvin, “o que para um cientista criogênico é como um dia quente de verão”, disse Mainzer.

A esta temperatura mais quente, dois dos seus quatro canais não funcionariam corretamente, mas os dois canais restantes ainda poderiam ser usados ​​para a ciência. Ao longo da última década, a sonda pesquisou o céu, procurando – e encontrando – milhares de objetos próximos da Terra utilizando milhões de medições infravermelhas.

“Tem sido uma sorte cósmica incrível passar tanto tempo fora da espaçonave”, disse Mainzer. “Não era para acontecer.”

Dizendo adeus

Embora o NEOWISE esteja chegando ao fim, não demorará muito para que ele consiga um sucessor. A missão NEO Surveyor, que está trabalhando para ser lançada em 2027, também é uma espaçonave infravermelha inspirada no sucesso do NEOWISE. Terá os benefícios de melhorias nos detectores IR, que se tornaram muito mais poderosos nas últimas décadas graças, em parte, à tecnologia impulsionada pelas câmeras dos telefones celulares.

Mainzer também será o PI do NEO Surveyor e já está ocupado supervisionando a chegada do hardware para a espaçonave antes da integração.

Antes desse lançamento, porém, a equipe ainda está trabalhando para encerrar a missão NEOWISE e tudo o que ela envolve. A NASA não gosta de exibir o fim das missões, disse Hunt, preferindo focar em novos lançamentos ou dados recém-adquiridos. Mas querem garantir que a missão termine com a devida fanfarra, o que envolve falar com os meios de comunicação e celebrar as realizações da missão, bem como preparar relatórios e documentos internos.

Sem mencionar que a nave espacial ainda está a fazer ciência até ao último minuto possível, pelo que as operações da missão precisam de ser mantidas. “Com essas missões, nunca se sabe quando a maior peça científica possível poderá ser tornada pública ou a maior observação poderá acontecer”, disse Hunt. “Pode ser um dia antes de desligá-lo!”

Quando chegar o último dia da missão, será uma experiência agridoce para a equipe. NEOWISE alcançou muito mais em suas múltiplas vidas do que se esperava, mas ainda será triste ver isso acontecer.

“De certa forma, essas espaçonaves são pequenas extensões de você mesmo. É como se seus olhos estivessem no céu. Você pode ver o que ele vê”, disse Mainzer. Mas, acrescentou ela, o que a leva a realizar a próxima missão é o quanto ela e a equipe se divertiram com o NEOWISE. Agora vamos para a próxima aventura, ela disse: “Vamos ver mais coisas boas!”