Uma impressão artística da missão Euclides da ESA no espaço. A espaçonave carrega um telescópio de 1,2 metros que coleta a luz de fontes no céu, como galáxias distantes. A luz é direcionada para os dois instrumentos científicos de Euclides:a câmera visível VIS, que fornecerá imagens muito nítidas, e o espectrômetro e fotômetro de infravermelho próximo NISP, que fornecerá imagens e dados espectroscópicos, sobre o maior campo de visão infravermelho do espaço. A missão Euclides da ESA foi projetada para explorar a composição e evolução do universo escuro. O telescópio espacial criará o maior e mais preciso mapa 3D do Universo no espaço e no tempo, observando milhares de milhões de galáxias até 10 mil milhões de anos-luz, em mais de um terço do céu. Euclides irá explorar como o Universo se expandiu e como e como a estrutura em grande escala está distribuída no espaço e no tempo, revelando mais sobre o papel da gravidade e a natureza da energia escura e da matéria escura. Crédito:ESA. Agradecimento:Trabalho realizado pela ATG sob contrato para a ESA Um procedimento recentemente desenvolvido para descongelar a óptica de Euclides teve um desempenho significativamente melhor do que o esperado. A luz que chegava ao instrumento visível "VIS" vinda de estrelas distantes diminuía gradualmente devido à acumulação de pequenas quantidades de gelo de água na sua óptica. As equipas da missão passaram meses a conceber um procedimento para aquecer espelhos individuais no complexo sistema óptico do instrumento, sem interferir com a calibração afinada da missão ou potencialmente causar mais contaminação. Depois que o primeiro espelho foi aquecido apenas 34°, a visão de Euclides foi restaurada.
Um pouco de gelo ajuda muito
Euclides tem a missão de descobrir os segredos da matéria escura e da energia escura, que se pensa representarem 95% do universo, mas que não podem ser observadas diretamente. Mas alguns nanómetros de gelo – a largura de uma molécula grande – têm-se acumulado na óptica da missão todos os meses, causando uma queda na luz vinda de galáxias distantes.
As equipas da ESA em toda a Europa, no centro técnico ESTEC da agência nos Países Baixos, no controlo da missão ESOC na Alemanha e no centro de operações científicas ESAC em Espanha, trabalharam em estreita colaboração com o Consórcio Euclid e os parceiros industriais Thales Alenia Space e Airbus Space para investigar, pesquisar e descobrir com uma solução potencial.
“Foi um enorme esforço de equipe nos últimos meses planejar, executar e analisar o aquecimento dos espelhos selecionados a bordo do Euclid, resultando no resultado fantástico que vemos agora”, explica Ralf Kohley, cientista de instrumentos do Euclid e responsável pelo conselho de revisão de anomalias. .
"Os espelhos e a quantidade de luz que entra através do VIS continuarão a ser monitorizados, e os resultados deste primeiro teste continuarão a ser analisados à medida que transformamos esta experiência numa parte central do voo e operação do Euclid."
Um por um, depois grupo por grupo, eles planejaram aquecer espelhos na óptica de Euclides e testar o efeito na luz que entrava. Eles tinham motivos para acreditar, mas não podiam ter certeza, que o primeiro espelho que aqueceriam seria causando a maioria dos problemas. Durante os primeiros meses do Euclides da ESA no espaço, algumas moléculas de água absorvidas do ar, durante a montagem na Terra, por partes da nave espacial foram sendo gradualmente libertadas. Superfícies frias como os espelhos dos instrumentos de Euclides tendem a atrair estas moléculas, onde formaram uma camada muito fina de gelo – a largura de uma cadeia de ADN. Essa fina camada começava a atrapalhar a visão do satélite. É por isso que as equipas de operação no terreno iniciaram uma campanha de degelo. Eles enviaram comandos ao satélite para aquecer os espelhos dos instrumentos individualmente e remover a camada de gelo. Este gráfico mostra o impacto de uma das primeiras operações. Mostra a percentagem de luz recolhida pelo instrumento VIS de Euclides durante o aquecimento de um espelho. Após cerca de 90 minutos, a temperatura de sublimação do gelo foi atingida – a temperatura na qual o gelo pode se transformar diretamente em vapor d'água no vácuo do espaço. A partir desta temperatura, a liberação do gelo ocorreu rapidamente, e a camada foi essencialmente removida após mais 19 minutos, quando o espelho atingiu a temperatura de –117 °C. Com a visão de Euclides clara logo na primeira fase do procedimento, os cientistas e engenheiros puderam dizer onde precisamente o gelo se formou e onde é provável que se forme novamente. Mas será simples repetir este procedimento específico a cada seis a doze meses. Crédito:ESA/Euclides/Consórcio Euclides O detetive do universo escuro vê mais luz
"Era meia-noite no controlo da missão ESOC quando descongelámos os dois primeiros espelhos do procedimento. Fomos muito cuidadosos com os nossos horários, garantindo que tínhamos contacto constante entre a nave espacial e a nossa estação terrestre em Malargüe, Argentina, para que pudéssemos estar pronto para reagir em tempo real se houvesse alguma anomalia", explica Micha Schmidt, Gerente de Operações da Nave Espacial Euclid.
"Felizmente, tudo correu como planeado. Quando vimos a primeira análise fornecida pelos especialistas científicos, sabíamos que eles ficariam muito felizes – o resultado foi significativamente melhor do que o esperado."
Mischa Schirmer, cientista de calibração do Consórcio Euclides e um dos principais criadores do plano de degelo, explica os resultados.
"Nosso principal suspeito, o espelho mais frio atrás da óptica do telescópio principal, foi aquecido de –147°C a –113°C. Não precisava esquentar, porque no vácuo essa temperatura é suficiente para evaporar rapidamente todo o gelo . E funcionou perfeitamente! Quase imediatamente, estávamos recebendo 15% mais luz do universo. Eu tinha certeza de que veríamos uma melhoria considerável, mas não de uma forma tão espetacular."
Com a visão de Euclides clara logo na primeira fase do procedimento, os cientistas e engenheiros puderam dizer onde precisamente o gelo se formou e onde é provável que se forme novamente. "O 'olho' de Euclides foi limpo, permitindo-lhe ver claramente a luz ténue de galáxias distantes, e mais delas do que seria possível sem esta operação," explica Reiko Nakajima, cientista do instrumento VIS.
"Esperamos que o gelo turve novamente a visão do instrumento VIS no futuro. Mas será simples repetir este procedimento de descontaminação selectiva a cada seis a 12 meses e com muito pouco custo para as observações científicas ou para o resto da missão."
Após meses de investigação de cientistas e engenheiros de toda a Europa, noites no controlo da missão ESOC da ESA e 100 minutos de calor direcionado, a visão de Euclid foi protegida. Esses estudos, e seus resultados incríveis, também ajudarão futuros satélites que provavelmente enfrentarão o mesmo problema comum de gelo.
