p Em setembro de 2015, uma equipe de astrônomos do Observatório Astronômico Nacional do Japão, Universidade de Michigan, Universidade Kyoto Sangyo, A Universidade Rikkyo e a Universidade de Tóquio observaram com sucesso toda a coma de hidrogênio do cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko, usando o telescópio LAICA a bordo da espaçonave PROCYON. Eles também conseguiram obter a taxa absoluta de descarga de água do cometa. p Este cometa foi o alvo da missão Rosetta da ESA em 2015. Como a nave Rosetta estava na verdade dentro da coma cometária, não podia observar a estrutura geral do coma. Havia más condições de observação durante o tempo em que o cometa pôde ser observado da Terra, então, por meio de nossas observações, fomos capazes de testar os modelos de coma do cometa pela primeira vez.

p A observação de cometas pela espaçonave PROCYON não havia sido programada no plano da missão original. Graças aos esforços das equipes de operação de espaçonaves e telescópios, as observações foram realizadas logo após começarmos a discutir a possibilidade, produzindo resultados de grande importância científica.

p Este resultado é a primeira conquista científica de uma micro nave espacial para exploração do espaço profundo. Além disso, isso fornece um exemplo ideal onde as observações por uma missão de baixo custo (por exemplo, a missão PROCYON) apoiar observações precisas por uma grande missão (por exemplo, a missão Rosetta). Esperamos que este se torne um caso modelo para observações de micro naves espaciais em apoio a grandes missões.

p A missão Rosetta e seus limites

p A aparição (aparecimento) de 2015 do cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko foi um alvo da missão Rosetta da ESA. Na missão Rosetta, observações precisas do cometa foram realizadas perto da superfície do núcleo por mais de dois anos, incluindo quando o cometa passou pelo periélio (a maior aproximação do Sol) em 13 de agosto, 2015. No entanto, a observação de todo o coma foi difícil porque a espaçonave Rosetta estava localizada no coma cometário.

p Para extrapolar as observações de Rosetta de áreas específicas e estimar a quantidade total de água liberada pelo cometa por segundo (taxa de produção de água), precisamos de um modelo para o coma. Mas a taxa de produção de água depende fortemente do modelo de coma que usamos. Para testar os modelos de coma, temos que comparar a taxa absoluta de produção de água derivada de observações inteiras de coma com previsões baseadas nos resultados de Rosetta e os vários modelos de coma. Portanto, foi útil observar toda a coma de mais longe do cometa com outro satélite.

p Convencionalmente, o telescópio SWAN a bordo da espaçonave SOHO tem sido freqüentemente usado para observar tais alvos. Infelizmente, o cometa mudou-se para uma região onde existem muitas estrelas atrás dele, e por causa da baixa resolução espacial do telescópio SWAN, ele não conseguiu distinguir o cometa das estrelas de fundo.

p Nossas observações com a espaçonave PROCYON

p PROCYON é a menor espaçonave para exploração do espaço profundo, com um peso de ~ 65 kg, desenvolvido pela Universidade de Tóquio e outros. LAICA, que observou o cometa, é um telescópio que pode observar as emissões de átomos de hidrogênio e seu desenvolvimento foi liderado pela Universidade Rikkyo. O objetivo principal do telescópio LAICA foi a observação de imagens de amplo campo de visão do espaço profundo da visão completa da geocorona e geotail (uma camada de gás hidrogênio se expandindo para longe da Terra) deixada pela Apollo 16 em 1972. Apesar de seu pequeno tamanho, o telescópio LAICA tem alta resolução espacial (mais de 10 vezes a do telescópio SWAN), para que o telescópio LAICA pudesse distinguir o cometa das estrelas de fundo. A espaçonave PROCYON foi lançada junto com a espaçonave Hayabusa2 em dezembro de 2014.

p A maioria dos átomos de hidrogênio em uma forma de coma cometária a partir de moléculas de água ejetadas do núcleo cometário que são então quebradas pela radiação ultravioleta solar (fotodissociação). Ao usar modelos de coma baseados nesses mecanismos, podemos estimar a taxa de liberação de água a partir de um mapa de brilho dos átomos de hidrogênio.

p Como a água é a molécula mais abundante no gelo cometário, é importante para compreender não apenas o nível de atividade cometária, mas também para compreender o processo pelo qual as moléculas foram incorporadas aos cometas à medida que se formaram no início do Sistema Solar.

p Realizamos observações de imagem de todo o coma de hidrogênio do cometa e derivamos as taxas absolutas de produção de água perto do periélio em 2015. Com base em nossos resultados, poderíamos testar os modelos de coma do cometa. Combinado com os resultados da Rosetta, tais como taxas de produção de água a diferentes distâncias do Sol e composição química, pudemos estimar com precisão a massa total ejetada do cometa na aparição de 2015.

p História das observações do cometa pelo telescópio LAICA e implicações futuras Embora as observações do cometa não tenham sido programadas no plano de missão original da espaçonave PROCYON, discussão sobre a possibilidade de observações de cometas começou após o fim das observações de geocolona em maio de 2015. Em geral, um cometa se move através do Sistema Solar em um curto período, portanto, as condições de observação (como a direção e o brilho) da espaçonave mudam dia a dia. Fomos capazes de conduzir as observações de 67P / C-G e obtivemos resultados cientificamente significativos em um curto período de tempo, graças ao amplo campo de visão e alta resolução espacial do telescópio LAICA, o desempenho de controle de apontamento do satélite PROCYON, e o árduo trabalho das equipes de gerenciamento do satélite e telescópio.

p Este resultado é a primeira conquista científica de uma micro nave espacial para exploração do espaço profundo. Ao redor do mundo, os planos estão progredindo para mais micro naves espaciais como esta. Além disso, este resultado é um exemplo ideal de uma missão de baixo custo apoiando peças importantes que não podem ser implementadas em uma missão grande. Esperamos que este resultado se torne um caso modelo para observações de micro naves espaciais em apoio a grandes missões no futuro.