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    Como um experimento transportado por balão pode fazer o trabalho do telescópio espacial Hubble

    SuperBIT aguardando lançamento enquanto seu balão gigante de hélio é inflado. Crédito:Bill Rodman/NASA


    Um telescópio astronômico projetado para complementar o antigo Telescópio Espacial Hubble decolou da ilha sul da Nova Zelândia em 16 de abril de 2023. Mas, à medida que uma esfera do tamanho de um estádio de futebol subia silenciosa e lentamente sobre as montanhas Tauhinukorokio, os chamados dos residentes começaram a chegar.



    A polícia local e as estações de rádio, no entanto, foram informadas pela Nasa de que o balão gigante de hélio elevaria o telescópio SuperBIT de duas toneladas a 40 km acima do nível do mar, nas próximas três horas. A missão, na qual estivemos envolvidos, era testar se um telescópio transportado por um balão poderia capturar imagens do espaço profundo com resolução alta o suficiente para estudar a substância desconhecida, chamada matéria escura, que representa 85% de todo o material do universo.

    As observações e a subsequente análise de dados provaram que as experiências realizadas em balões podem ser tão úteis como as lançadas por foguetes, mas são muito mais baratas. Cabe agora aos cientistas, agências governamentais e empresas privadas aproveitá-los ao máximo.

    Durante o mês seguinte, os ventos polares estratosféricos levaram o SuperBIT ao redor do mundo a cada oito dias, principalmente sobre o oceano Antártico, mas cortando a ponta da América do Sul. Ia para onde o vento o levava, mas podia olhar em qualquer direção.

    Todos os dias, os painéis solares recarregavam as baterias. À noite, fotografou o céu, incluindo a nebulosa da Tarântula, uma fonte de luz a 160 mil anos-luz de distância, e aglomerados de galáxias 20 mil vezes mais distantes.

    Sem tripé, o SuperBIT usou giroscópios para estabilizar qualquer oscilação (descobrimos que a estratosfera é notavelmente calma... exceto na turbulência acima dos Andes, onde o SuperBIT certa vez caiu 300 metros). Foi o primeiro telescópio transportado por balão a atingir um desempenho semelhante ao do Hubble para os curtos comprimentos de onda da luz que são visíveis ao olho humano.
    Trajetória de vôo do SuperBIT. Crédito:NASA

    O balão e o telescópio continuaram a funcionar perfeitamente, mas as ligações de comunicação por satélite falharam gradualmente. Achamos que a radiação danificou as antenas do SuperBIT. Ainda poderíamos baixar dados jogando no chão os discos rígidos conectados ao telescópio. Mas, em última análise, a NASA queria o seu balão de volta, por isso trouxemos o telescópio de pára-quedas para a Argentina.

    Este foi o quinto voo da SuperBIT, baseado em dez anos de corrupção.

    Benefícios do balão


    Ao contrário das missões orbitais, se as cargas úteis dos balões não funcionarem na primeira vez, elas podem ser consertadas e reiniciadas. Isso promove um design simples e criativo. Os componentes que agora comprovadamente funcionam no espaço incluem gel de cabelo (para segurar as coisas), sacos para assar frango (para mantê-los aquecidos) e partes de arcos usados ​​pelos arqueiros olímpicos (para soltá-los).

    O fracasso e o sucesso são oportunidades de aprender. Após cada voo, fazemos reparos ou melhoramos a tecnologia. Por exemplo, como as câmeras ficaram cada vez melhores e mais baratas, equipamos o SuperBIT com um novo sensor a cada ano. Tudo isso reduz custos.

    A maior parte do custo do voo espacial tradicional é para mitigar o risco de falha. Sempre são necessários compromissos entre segurança, proteção de equipamentos caros e obtenção de dados.
    SuperBIT segurado por um guindaste para verificações finais. Crédito:Richard Massey, CC BY-SA

    Se uma missão de balão dá errado, geralmente isso importa menos, porque recuperamos o equipamento. O SuperBIT foi construído principalmente pelo canadense Ph.D. estudantes, que já criaram uma nova empresa de tecnologia.

    A gestão de riscos é diferente para os balões, e a Nasa nem sempre consegue o equilíbrio certo. Esperar pelo clima “perfeito” e pelo balão perfeitamente projetado aterrou todos os lançamentos do Texas em 2017. Cálculos de risco fisicamente impossíveis, como um balão estourando três vezes, quase afundaram o programa de 2023.

    Um balão só pode estourar uma vez. Mas as agências espaciais francesa e canadense, o Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica dos EUA e o Conselho de Pesquisa Científica do Reino Unido provaram que um balão pode ser relançado a cada poucos dias. A avaliação de riscos pode ser mais realista. As equipes da Balloon podem testar, brincar e melhorar continuamente o processo. Para lançamentos de foguetes, há apenas uma chance.

    Crescente interesse internacional


    A geografia é importante no desenvolvimento de um programa nacional de balão bem-sucedido. Países com vasta massa terrestre podem realizar voos curtos dentro do seu próprio espaço aéreo, como o Canadá e os EUA. Os países do Norte da Europa podem utilizar ventos de verão estáveis ​​e fiáveis ​​para estender os voos através do oceano Atlântico, por exemplo, da Escócia ao Canadá.

    Os países também podem lançar a partir do território de nações parceiras em todo o mundo, como o lançamento do Reino Unido a partir da Austrália.
    SuperBIT envolto em névoa matinal antes do lançamento. Crédito:Steven Benton, CC BY-SA

    A geopolítica também influencia a escolha da trajetória de voo:uma lição bem aprendida com o balão chinês desonesto que sobrevoou os EUA em 2023 e acabou por ser abatido. Atravessar o espaço aéreo de qualquer país requer permissão e evitamos zonas de guerra ou áreas de conflito onde o balão possa ser confundido com um alvo hostil. Este é um dos motivos pelos quais lançamos na Nova Zelândia.

    O interesse do governo nos programas nacionais de balões está a aumentar, à medida que novas ciências de materiais e técnicas de fabrico criaram balões que retêm hélio, prolongando os voos de dias para meses. Os EUA reafirmaram o seu interesse num documento governamental de 2023 e o Canadá, a França e a Suécia têm programas de balões de longa data.

    O Reino Unido administrou um programa de balões líder mundial até a década de 1990. Abandoná-lo perdeu a oportunidade de treinar cientistas e engenheiros para funções de liderança. As equipas britânicas ainda são frequentemente convidadas para participar em missões de satélite francesas ou norte-americanas, mas já não lideramos nem decidimos o que é construído. Prevemos poucas barreiras técnicas, geográficas ou políticas para o Reino Unido reiniciar um programa de balões paralelamente aos seus lançamentos de foguetes.

    Os balões são altos o suficiente


    Oficialmente, o espaço começa 100 km acima do nível do mar. Mas não existe uma linha mágica e há pouca atmosfera acima de 40 km. Lá, as estrelas param de brilhar e o céu fica preto. Fotografias astronômicas de longa exposição tornam-se extremamente nítidas e revelam objetos fracos e distantes que ficam desfocados para os astrônomos no solo.

    Câmeras de balão ou espectrógrafos também podem olhar para baixo e são altos o suficiente para capturar observações da Terra como as dos satélites. Eles também podem fazer medições atmosféricas ao seu redor, inclusive da camada de ozônio na estratosfera.

    Os balões não substituirão todos os foguetes, pois não podem viajar mais de 40 km. E embora o hélio seja um recurso finito, os balões são mais “amigos do ambiente”. Eles não necessitam de combustível de foguete durante o lançamento, não contribuem para o aumento do lixo espacial em órbita – e no final de sua vida útil, não são queimados na atmosfera. O que há para não gostar?

    Fornecido por The Conversation


    Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.




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