Quando um novo telescópio espacial da NASA abre seus olhos em meados da década de 2020, ele vai espiar o universo por meio de alguns dos óculos de sol mais sofisticados já projetados.

Esta tecnologia de várias camadas, o instrumento coronógrafo, pode ser mais corretamente chamado de "óculos de estrela":um sistema de máscaras, prismas, detectores e até mesmo espelhos flexíveis construídos para bloquear o brilho de estrelas distantes - e revelar os planetas em órbita ao redor deles.

Normalmente, aquele brilho é opressor, apagando qualquer chance de ver planetas orbitando outras estrelas, chamados exoplanetas, disse Jason Rhodes, o cientista do projeto do Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia.

Os fótons de uma estrela - partículas de luz - superam em muito qualquer luz proveniente de um planeta em órbita quando atingem o telescópio.

"O que estamos tentando fazer é cancelar um bilhão de fótons da estrela para cada um que capturamos do planeta, "Disse Rhodes.

E o coronógrafo do WFIRST acaba de completar um marco importante:uma revisão preliminar do projeto pela NASA. Isso significa que o instrumento atendeu a todos os designs, requisitos de cronograma e orçamento, e agora pode prosseguir para a próxima fase:construir hardware que voará no espaço. É uma de uma série de análises que examinam cada faceta da missão, disse o cientista do projeto WFIRST Jeffrey Kruk, do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland.

"Cada uma dessas análises é abrangente, "Kruk disse." Nós examinamos todos os aspectos da missão, para mostrar que tudo se encaixa. "

O coronógrafo da missão WFIRST pretende demonstrar o poder de uma tecnologia cada vez mais avançada. Como ele captura a luz diretamente do grande, exoplanetas gasosos, e de discos de poeira e gás ao redor de outras estrelas, ele apontará o caminho para tecnologias para telescópios espaciais ainda maiores.

Futuros telescópios com coronógrafos ainda mais sofisticados serão capazes de gerar "imagens" de um único pixel de planetas rochosos do tamanho da Terra. Em seguida, a luz pode ser espalhada em um arco-íris chamado "espectro, "revelando quais gases estão presentes na atmosfera do planeta - talvez oxigênio, metano, dióxido de carbono, e talvez até sinais de vida.

"Com o WFIRST, poderemos obter imagens e espectros desses grandes planetas, com o objetivo de provar tecnologias que serão usadas em uma missão futura - eventualmente, olhar para pequenos planetas rochosos que podem ter água líquida em suas superfícies, ou mesmo sinais de vida, como o nosso, "Disse Rhodes.

Desta maneira, O WFIRST é uma espécie de pioneiro. É por isso que a NASA considera o coronógrafo uma "demonstração de tecnologia". Embora seja provável que gere descobertas científicas importantes, sua principal tarefa é provar à comunidade científica que coronógrafos complexos realmente podem funcionar no espaço.

"Este pode ser o instrumento astronômico mais complicado já voado, "Disse Rhodes.

Por que este coronógrafo é diferente

Telescópio Espacial Hubble da NASA, em órbita desde 1990, é até agora a única missão emblemática da astrofísica da NASA a incluir coronógrafos - versões muito mais simples e menos sofisticadas do que as que voarão no WFIRST.

Mas quando for lançado em meados da década de 2020, O WFIRST será a terceira dessas missões a incluir a tecnologia coronagraph. O enorme telescópio espacial James Webb da NASA, lançando em 2021, incluirá um coronógrafo com uma nitidez de visão maior do que a do Hubble, mas sem a capacidade de supressão da luz das estrelas do WFIRST.

"WFIRST deve ser duas ou três ordens de magnitude mais poderoso do que qualquer outro coronógrafo já voado" em sua capacidade de distinguir um planeta de sua estrela, Disse Rhodes. "Deve haver uma chance para alguma ciência realmente convincente, mesmo que seja apenas uma demonstração de tecnologia. "

Os dois espelhos flexíveis dentro do coronógrafo são componentes-chave. À medida que a luz que viajou dezenas de anos-luz de um exoplaneta entra no telescópio, milhares de atuadores se movem como pistões, mudando a forma dos espelhos em tempo real. A flexão desses "espelhos deformáveis" compensa pequenas falhas e mudanças na ótica do telescópio.

As mudanças nas superfícies dos espelhos são tão precisas que podem compensar erros menores que a largura de uma fita de DNA.

Esses espelhos, em conjunto com máscaras "de alta tecnologia, "outro grande avanço, reprimir a difração da estrela - a curvatura das ondas de luz em torno das bordas dos elementos bloqueadores de luz dentro do coronógrafo.

O resultado:a luz ofuscante das estrelas é nitidamente diminuída, e brilhando fracamente, planetas anteriormente ocultos aparecem.

A tecnologia de escurecimento de estrelas também pode fornecer as imagens mais nítidas de todos os anos de formação de sistemas estelares distantes - quando eles ainda estão envoltos em discos de poeira e gás enquanto os planetas infantis tomam forma em seu interior.

"Os discos de detritos que vemos hoje em torno de outras estrelas são mais brilhantes e mais massivos do que o que temos em nosso próprio sistema solar, "disse Vanessa Bailey, astrônomo do JPL e tecnólogo de instrumentos do coronógrafo WFIRST. "O instrumento coronógrafo do WFIRST poderia estudar mais fraco, mais material de disco difuso que é mais parecido com o Cinturão de Asteróides Principal, o Cinturão Kuiper, e outra poeira orbitando o sol. "

Isso pode render uma compreensão profunda de como nosso sistema solar se formou.

Kruk disse que os espelhos deformáveis ​​do instrumento e outras tecnologias avançadas - conhecidas como "controle de frente de onda ativo" - devem significar um salto de 100 para 1, 000 vezes a capacidade dos coronógrafos anteriores.

"Quando você vê uma oportunidade como esta de realmente abrir novas fronteiras em um novo campo, você não pode deixar de ficar animado com isso, " ele disse.

Assim que a tecnologia do coronógrafo for demonstrada com sucesso ao longo dos primeiros 18 meses da missão, O coronógrafo do WFIRST poderia se tornar aberto à comunidade científica. Um "Programa de Cientistas Participantes" convidaria uma variedade maior de observadores para conduzir experimentos além da fase de demonstração.

O avanço do coronagraph através do marco da revisão de design faz parte de um cronograma de desenvolvimento agora movendo-se em um ritmo rápido. Uma câmera gigante que também voará na espaçonave, chamado de instrumento de campo amplo, superou o mesmo obstáculo em junho. É considerado o principal instrumento do telescópio espacial.

Rhodes gosta de comparar o WFIRST à missão Mars Pathfinder, que fez história. Depois de pousar no Planeta Vermelho em 1997, o módulo de aterrissagem Pathfinder soltou um pequeno veículo espacial, chamado Sojourner, para rodar por conta própria ao redor do local de pouso e examinar as rochas próximas.

"Essa foi uma demonstração de tecnologia, "Disse Rhodes." O objetivo era mostrar que um rover funciona em Marte. Mas continuou a fazer alguma ciência muito interessante durante sua vida. Portanto, esperamos que o mesmo seja verdade para a demonstração da tecnologia coronagraph do WFIRST. "