E se pudéssemos tirar uma foto de um planeta parecido com a Terra ao redor de outra estrela que fosse nítido o suficiente para ver os continentes, oceanos, e nuvens?

Agora mesmo, é impossível. Do nosso ponto de vista, exoplanetas - planetas orbitando outras estrelas - parecem vaga-lumes próximos aos holofotes. Nas poucas imagens que conseguimos tirar deles, os exoplanetas são meros pontos. Mesmo com a próxima geração de telescópios espaciais online, isso não vai mudar - você precisaria de um telescópio de 90 quilômetros de largura para ver as características da superfície de um planeta a 100 anos-luz de distância.

Um grupo de pesquisadores tem um plano audacioso para superar essas dificuldades. Envolve o uso de naves espaciais de velas solares - possivelmente uma frota inteira delas - para voar mais rápido e mais longe da Terra do que qualquer sonda espacial anterior, inversão de marcha, e usar a gravidade do nosso Sol distante como uma lente de aumento gigante. Se isso funcionar, capturaremos a imagem de um exoplaneta tão nítido que podemos ver características de apenas 10 quilômetros de diâmetro.

O projeto, chamada de Lente Gravitacional Solar, ou SGL, soa como algo saído diretamente da ficção científica. NASA e um conjunto de universidades, empresas aeroespaciais e outras organizações estão envolvidas, bem como o cofundador da Planetary Society Lou Friedman, o guru da vela solar original.

"Sempre fico entusiasmado em tentar fazer acontecer algo que não pode acontecer de outra forma, "disse Friedman, um consultor do projeto SGL que liderou um esforço da NASA na década de 1970 para enviar uma espaçonave de vela solar ao cometa Halley. "A razão pela qual começamos com a navegação solar na The Planetary Society foi porque ela nos permitiu dar os primeiros passos em direção à exploração interestelar. Nosso LightSail funcionou muito bem, e seu sucesso dá confiança e credibilidade à ideia de navegar pelo sistema solar. "

O plano tem muitos obstáculos, mas a recompensa seria incrível, disse Slava Turyshev, um físico do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA que está liderando o projeto Solar Gravity Lens.

"Em nossa vizinhança solar, que classificamos como dentro de 100 anos-luz, identificamos vários exoplanetas que podem estar na zona habitável de sua estrela, "disse Turyshev, referindo-se ao não muito quente, região não muito fria ao redor de uma estrela na qual poderia existir água líquida. "E agora temos a questão, o que faríamos se descobríssemos algo que indique a presença de vida em um exoplaneta? Poderíamos viajar para lá, ou pelo menos ver? "

Como funciona

Albert Einstein previu há mais de um século a ideia de que a gravidade pode dobrar e ampliar a luz, um conceito conhecido como lentes gravitacionais. Do ponto de vista de um observador, a luz de um objeto distante passando perto de um objeto massivo em primeiro plano é distorcida e ampliada, desde que o observador esteja no lugar certo, conhecido como ponto focal. É semelhante à maneira como você pode focar uma câmera encontrando a distância certa do seu alvo, em vez de ajustar o foco da câmera.

O Telescópio Espacial Hubble e outros observatórios viram este fenômeno:arcos finos e anéis de galáxias distantes, distorcida e ampliada pela gravidade de galáxias mais próximas.

Os pesquisadores por trás do projeto SGL dizem que podemos fazer a mesma coisa com os exoplanetas - só precisamos viajar até o ponto focal. Para um exoplaneta a 100 anos-luz de distância, o ponto focal está a 97 bilhões de quilômetros (60 bilhões de milhas) de distância - 16 vezes mais longe do Sol do que Plutão. Voyager 1, que se aventurou mais longe no espaço do que qualquer outro objeto de fabricação humana, viajou apenas cerca de 20 bilhões de quilômetros (13 bilhões de milhas), e a espaçonave levou 40 anos para chegar lá.

A solução para chegar lá mais rápido? Navegação solar.

As velas solares capturam o momento da luz do Sol e usam esse momento como propulsão. Usando esta tecnologia, uma espaçonave SGL voaria perto do Sol, ganhe velocidade e se lance em direção aos confins de nosso sistema solar, fazendo a jornada em apenas 25 anos.

Em vez do grande, espaçonaves pesadas usadas no passado, os pesquisadores imaginam pequeno, sondas resilientes que podem pegar viagens de foguete ao espaço com outras missões para reduzir os custos de lançamento. Uma possibilidade é usar enxames de CubeSats do tamanho de um pedaço de pão, semelhante ao LightSail 2, que poderia se automontar para criar um maior, único sistema óptico. Se a espaçonave for barata o suficiente, missões poderiam ser enviadas para os pontos focais de vários exoplanetas.

Na região focal, a luz do exoplaneta seria espalhada em um círculo conhecido como anel de Einstein. O anel conteria 2 partes. Uma parte viria de um único, Parte de 10 por 10 quilômetros do exoplaneta e produz apenas um único pixel na imagem final. A parte conteria luz do resto do exoplaneta. À medida que a espaçonave passa pela região focal, ele precisaria se mover usando propulsores iônicos em miniatura - a luz do sol seria muito fraca para navegar a esta distância - para mudar a parte do exoplaneta em foco.

Com a ótica certa, tirar 1 milhão de fotos dos anéis de diferentes locais pode render uma imagem semelhante à tirada da Lua pelos astronautas da Apollo 8 em 1968, e capturar recursos de superfície de até 10 quilômetros de diâmetro.

Isso é viável?

Os desafios tecnológicos para SGL são assustadores, para dizer o mínimo. Para iniciantes, há a questão da navegação precisa, comunicações em longas distâncias, e a necessidade de um guarda-sol para impedir que a luz do nosso Sol entre no telescópio. Um coronógrafo também seria necessário para bloquear a luz da estrela do pai exoplaneta.

A NASA acredita no conceito o suficiente para ter concedido recentemente uma bolsa de US $ 2 milhões de seu programa NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts). NIAC, que existe desde 1998, fornece capital inicial para ajudar as ideias inovadoras a sair da prancheta. SGL é apenas o terceiro estudo na história do programa a chegar à terceira fase do projeto.

O sucesso do projeto pode estar em sua equipe diversificada, uma abordagem única para projetos NIAC. O esforço cooperativo inclui vários pesquisadores do JPL e várias universidades, incluindo UCLA, a Universidade do Arizona, e a Wesleyan University. As empresas espaciais The Aerospace Corporation e NXTRAC Inc. estão envolvidas, ambos os quais são especializados em design de missão e análises técnicas. Este esforço multi-organizacional reúne as mais recentes inovações tecnológicas, como tecnologias inovadoras em velas solares, inteligência artificial, nanossatélites, e vôo em formação.

"Uma missão como a SGL pode levar a uma transformação na forma como exploramos o espaço, "disse Thomas Heinsheimer, o co-líder técnico para a missão SGLF da parceira Aerospace Corporation, "partindo da grande espaçonave cara que nos serviu bem no passado, a enxames de pequenas embarcações, trabalhando juntos, para fazer novas descobertas longe da Terra. SGL cria uma arquitetura de exploração para muitas organizações de viajantes espaciais para trabalharem juntas para responder a uma pergunta inspiradora:"Are We Alone in the Universe?"

Turyshev sente que a geração atual pode ser capaz de responder a esta pergunta, com a SGL servindo como um 'ponto focal' para ajudar a transformar a indústria espacial em uma empresa mais cooperativa.

"A SGL pode fornecer esse ponto para vários esforços de tecnologia para realmente nos puxar para a frente e dar o primeiro passo fora do sistema solar, "disse ele." As tecnologias necessárias já existem, mas o desafio é como fazer uso dessa tecnologia, como acelerar seu desenvolvimento, e a melhor forma de colocá-los em uso. Acho que estamos no início de um período emocionante na indústria espacial, onde chegar ao SGL seria prático, e cientificamente excitante. "