Esta imagem gerada por computador mostra a localização do Chandrayaan-1 no momento em que foi detectado pelo radar do Sistema Solar Goldstone em 2 de julho, 2016. O círculo roxo de 200 quilômetros de largura representa a largura do feixe de radar Goldstone à distância lunar. A caixa branca no canto superior direito da animação mostra a força do eco. Dentro do feixe de radar (círculo roxo), o eco da espaçonave alternou entre ser muito forte e muito fraco, à medida que o feixe de radar se espalhou das superfícies planas de metal. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Encontrar espaçonaves abandonadas e detritos espaciais na órbita da Terra pode ser um desafio tecnológico. Detectar esses objetos em órbita ao redor da lua da Terra é ainda mais difícil. Os telescópios ópticos são incapazes de procurar pequenos objetos escondidos no brilho da lua. Contudo, uma nova aplicação tecnológica de radar interplanetário desenvolvida por cientistas do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, localizou com sucesso uma espaçonave orbitando a lua - uma ativa, e um dormente. Esta nova técnica pode ajudar os planejadores de futuras missões lunares.
"Fomos capazes de detectar o Lunar Reconnaissance Orbiter [LRO] da NASA e a espaçonave Chandrayaan-1 da Organização de Pesquisa Espacial Indiana em órbita lunar com radar terrestre, "disse Marina Brozovic, cientista de radar do JPL e investigador principal do projeto de teste. "Encontrar LRO foi relativamente fácil, porque estávamos trabalhando com os navegadores da missão e tínhamos dados de órbita precisos de onde ele estava localizado. Encontrar Chandrayaan-1 da Índia exigiu um pouco mais de trabalho de detetive porque o último contato com a espaçonave foi em agosto de 2009. "
Adicione à mistura que a espaçonave Chandrayaan-1 é muito pequena, um cubo de cerca de 1,5 metros de cada lado - cerca da metade do tamanho de um carro inteligente. Embora o radar interplanetário tenha sido usado para observar pequenos asteróides a vários milhões de milhas da Terra, pesquisadores não tinham certeza de que um objeto deste tamanho menor, tão longe quanto a lua poderia ser detectado, mesmo com os radares mais poderosos do mundo. Chandrayaan-1 provou ser o alvo perfeito para demonstrar a capacidade desta técnica.
Embora todos usem microondas, nem todos os transmissores de radar são criados iguais. A arma de radar da polícia média tem um alcance operacional de cerca de uma milha, enquanto o radar de controle de tráfego aéreo atinge cerca de 60 milhas. Para encontrar uma espaçonave 237, 000 milhas (380, 000 quilômetros) de distância, A equipe do JPL usou a antena de 70 metros (230 pés) da NASA no complexo de comunicações Goldstone Deep Space da NASA na Califórnia para enviar um poderoso feixe de microondas direcionado para a lua. Em seguida, os ecos do radar devolvidos da órbita lunar foram recebidos pelo Telescópio Green Bank de 100 metros (330 pés) na Virgínia Ocidental.
Encontrar uma espaçonave abandonada à distância lunar que não foi rastreada por anos é complicado porque a lua está crivada de mascons (regiões com atração gravitacional acima da média) que podem afetar drasticamente a órbita de uma espaçonave ao longo do tempo, e até mesmo fazer com que caísse na lua. Os cálculos orbitais do JPL indicaram que Chandrayaan-1 ainda está circulando cerca de 124 milhas (200 quilômetros) acima da superfície lunar, mas geralmente era considerado "perdido".
Imagens de radar obtidas da espaçonave Chandrayaan-1 enquanto ela voava sobre o pólo sul da lua em 3 de julho, 2016. As imagens foram adquiridas usando a antena de 70 metros (230 pés) da NASA no Goldstone Deep Space Communications Complex na Califórnia. Esta é uma das quatro detecções de Chandrayaan-1 daquele dia. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Contudo, com Chandrayaan-1, a equipe de radar utilizou o fato de que esta espaçonave está em órbita polar em torno da lua, portanto, sempre cruzaria acima dos pólos lunares em cada órbita. Então, em 2 de julho, 2016, a equipe apontou Goldstone e Green Bank em um local a cerca de 100 milhas (160 quilômetros) acima do pólo norte da lua e esperou para ver se a nave perdida cruzava o feixe do radar. Chandrayaan-1 foi previsto para completar uma órbita ao redor da lua a cada duas horas e 8 minutos. Algo que tinha uma assinatura de radar de uma pequena espaçonave cruzou o feixe duas vezes durante quatro horas de observações, e os intervalos entre as detecções correspondiam ao tempo que o Chandrayaan-1 levaria para completar uma órbita e retornar à mesma posição acima do pólo lunar.
A equipe usou dados do sinal de retorno para estimar sua velocidade e a distância até o alvo. Esta informação foi então usada para atualizar as previsões orbitais para Chandrayaan-1.
"Acontece que precisávamos mudar a localização de Chandrayaan-1 em cerca de 180 graus, ou meio ciclo das antigas estimativas orbitais de 2009, "disse Ryan Park, o gerente do grupo Solar System Dynamics do JPL, que entregou a nova órbita de volta para a equipe de radar. "Mas por outro lado, A órbita do Chandrayaan-1 ainda tinha a forma e o alinhamento que esperávamos. "
Ecos de radar da espaçonave foram obtidos mais sete vezes ao longo de três meses e estão em perfeita concordância com as novas previsões orbitais. Algumas das observações de acompanhamento foram feitas com o Observatório de Arecibo em Porto Rico, que tem o sistema de radar astronômico mais poderoso da Terra. Arecibo é operado pela National Science Foundation com financiamento do Escritório de Coordenação de Defesa Planetária da NASA para a capacidade de radar.
A busca pela LRO e a redescoberta do Chandrayaan-1 proporcionaram o início de uma nova capacidade exclusiva. Trabalhando juntos, as grandes antenas de radar em Goldstone, Arecibo e Green Bank demonstraram que podem detectar e rastrear até pequenas espaçonaves em órbita lunar. Os radares terrestres podem possivelmente desempenhar um papel em futuras missões robóticas e humanas à lua, tanto para uma ferramenta de avaliação de risco de colisão quanto como um mecanismo de segurança para espaçonaves que encontram problemas de navegação ou comunicação.
