Crédito:CNRS
Sprites, elfos, jatos ... poucas pessoas sabem que os cientistas costumam usar essas palavras de outro mundo para descrever eventos luminosos transitórios ou TLEs, flashes de luz que ocorrem durante tempestades ativas a apenas algumas dezenas de quilômetros sobre nossas cabeças. Poucas pessoas também sabem que as tempestades podem agir como aceleradores de partículas, gerando explosões muito breves de raios X e raios gama. Mas quais são os processos e mecanismos físicos por trás desses fenômenos descobertos há apenas 30 anos? Eles afetam a física e a química da alta atmosfera, o meio ambiente ou mesmo os humanos? São essas as questões que se colocam ao satélite francês Taranis, que voará durante a noite de 16 a 17 de novembro sobre um lançador Vega do Centro Espacial da Guiana, uma missão totalmente francesa envolvendo cientistas pesquisadores do CNES, o centro nacional de pesquisa científica CNRS, a comissão de energia atômica e energias alternativas CEA e várias universidades francesas.
TLEs e flashes de raios gama terrestres (TGFs) são vistos em todo o mundo onde ocorrem tempestades. Mas porque não sabemos o suficiente sobre eles, eles não aparecem na caixa de ferramentas de climatologistas e meteorologistas. Eles estão implicados no número crescente de eventos climáticos extremos? Se então, eles podem ser modelados e fatorados em previsões em tempo real. Embora Taranis seja antes de tudo um satélite de pesquisa fundamental, os dados que deve fornecer sobre os mecanismos térmicos e climáticos da Terra podem servir a aplicações mais operacionais, como climatologia e previsão do tempo.
Elfos, sprites, halos de sprite, jatos azuis e até duendes ou gnomos são apenas alguns dos nomes caprichosos dados à gama de fenômenos na família genérica dos TLEs - um léxico poético que contrasta fortemente com sua violência. Esses eventos efêmeros da alta atmosfera ocorrem entre o topo das nuvens de tempestade e uma altitude de 90 quilômetros. Previsto pela primeira vez em 1920, sua existência não foi confirmada até os anos noventa. Desde então, eles foram registrados por numerosas observações terrestres e espaciais. Os elfos assumem a forma de um brilho de luz em expansão, aparecendo a uma altitude de 90 quilômetros e durando não mais que um milissegundo; uma tempestade ativa pode produzir milhares deles no espaço de algumas horas. Ocorrendo entre 40 e 90 quilômetros acima da superfície da Terra, sprites têm uma estrutura complexa de ramos e gavinhas e podem durar até 10 milissegundos. Jatos azuis aparecem no topo das nuvens de tempestade e se propagam a altitudes de até 50 quilômetros. Ocasionalmente, jatos 'gigantes' podem se propagar até 90 quilômetros.
Os TGFs foram observados cientificamente pela primeira vez em 1994 pelo Compton Gamma-Ray Observatory (CGRO), uma nave espacial da NASA desdobrada do ônibus espacial americano Atlantis. Em certas condições, tempestades geram uma explosão muito curta de fótons gama. Os TGFs foram por um tempo considerados uma ocorrência rara acompanhando sprites; agora sabemos que são gerados por atividade elétrica nas nuvens. Por falta dos instrumentos certos, o satélite italiano AGILE (2007) e o telescópio espacial U.S. Fermi (2008) não foram capazes de confirmar totalmente as hipóteses atuais sobre os mecanismos que os geram ou estimar seu número. Taranis trará, portanto, novos insights sobre como eles são gerados e seu impacto de radiação, que nunca foi medido antes.
Na França, a agência de energia atômica CEA primeiro voltou sua atenção para esses eventos transitórios e seu impacto em 1993. Em 9 de dezembro de 2010, o projeto obteve aprovação oficial do Conselho de Administração do CNES. Taranis é uma missão totalmente francesa com objetivos científicos definidos por laboratórios de pesquisa franceses. Além do CEA, O CNRS está intimamente envolvido por meio de vários de seus laboratórios de pesquisa afiliados1:o laboratório de física e química ambiental e espacial LPC2E está coordenando o desenvolvimento da carga útil científica, é responsável pelo centro de missão científica e está contribuindo com instrumentos; o instituto de pesquisa em astrofísica e planetologia do IRAP, as atmosferas LATMOS, o laboratório de ambientes e observações espaciais e o laboratório de astropartículas e cosmologia da APC estão contribuindo para a carga útil.
Ilustração do TARANIS. Crédito:CNES / il. / SATTLER Oliver, 2012
Outros instrumentos do Taranis incluem contribuições externas da Universidade de Stanford e Goddard Space Flight Center (GSFC) nos Estados Unidos, o Instituto de Física Atmosférica (IAP) e a Universidade Charles na República Tcheca e o Centro de Pesquisa Espacial da Academia Polonesa de Ciências (CBK).
Taranis parece um pouco diferente, como no lugar do isolamento Mylar aluminizado ou folheado a ouro tradicionalmente usado em satélites, ele é revestido com uma tinta especial preta e branca. Isso não é apenas atenção aos detalhes estéticos, a finalidade da tinta é evitar a interferência com o campo elétrico circundante e evitar que a luz refletida atrapalhe os sensores ópticos. Um recurso menos visível, mas importante, é o design original de sua carga útil, compreendendo oito instrumentos operados como uma única unidade graças ao MEXIC, o cérebro de Taranis que alimenta e sincroniza os instrumentos e gerencia a carga útil, executa a estratégia de gatilho para capturar um evento e até mesmo lida com a transferência dos dados selecionados para a memória de massa.
Close da carga útil de Taranis:
For two to four years, Taranis will scan regions of the sky where storm activity is intense and the probability of seeing TLEs and/or TGFs high. While it may be a national program, its results are eagerly awaited by the wider international scientific community. In atmospheric chemistry and physics, environmental science, climatology, high-energy astrophysics and many more fields besides, Taranis is set to reveal new insights—and science efforts won't end there, as the mission will undoubtedly pave the way for future investigations.
