A ciência lunar está entrando em uma nova fase ativa
A carga útil das Máquinas Intuitivas, que conterá materiais para ROLSES, mostrada na superfície lunar em uma ilustração. Intuitive Machines, Inc. Pela primeira vez desde 1972, a NASA irá realizar experiências científicas na Lua em 2024. E graças às novas tecnologias e às parcerias público-privadas, estes projetos abrirão novos domínios de possibilidades científicas. Como parte de vários projetos lançados este ano, equipas de cientistas, incluindo eu, conduzirão radioastronomia a partir do pólo sul e do lado oculto da Lua.
O programa comercial de serviços de carga útil lunar da NASA, ou CLPS, usará sondas não tripuladas para conduzir os primeiros experimentos científicos da NASA na Lua em mais de 50 anos. O programa CLPS difere dos programas espaciais anteriores. Em vez de a NASA construir os módulos de aterragem e operar o programa, as empresas comerciais farão isso numa parceria público-privada. A NASA identificou cerca de uma dúzia de empresas para servir como fornecedores de sondas que irão à Lua.
A NASA compra espaço nessas sondas para que cargas científicas voem até a Lua, e as empresas projetam, constroem e seguram as sondas, bem como contratam empresas de foguetes para os lançamentos. Ao contrário do passado, a NASA é um dos clientes e não o único condutor.
Lançamento do CLPS
As duas primeiras cargas CLPS estão programadas para serem lançadas durante os primeiros dois meses de 2024. Há a carga útil Astrobotics, que foi lançada em 8 de janeiro antes de enfrentar um problema de combustível que encurtou sua jornada até a lua. Em seguida, vem a carga útil Intuitive Machines, com lançamento previsto para meados de fevereiro. A NASA também planejou alguns pousos adicionais – cerca de dois ou três por ano – para cada um dos próximos anos.
Sou radioastrônomo e co-investigador do programa ROLSES da NASA, também conhecido como Radiowave Observations at the Lunar Surface of the photoElectron Sheath. O ROLSES foi construído pelo Goddard Space Flight Center da NASA e é liderado por Natchimuthuk Gopalswamy.
O instrumento ROLSES será lançado com Intuitive Machines em fevereiro. Entre o ROLSES e outra missão programada para o outro lado lunar em dois anos, LuSEE-Night, nossas equipes pousarão os dois primeiros radiotelescópios da NASA na Lua até 2026.
Radiotelescópios na Lua
A lua – especialmente o outro lado da lua – é um lugar ideal para fazer radioastronomia e estudar sinais de objetos extraterrestres, como o Sol e a Via Láctea. Na Terra, a ionosfera, que contém o campo magnético terrestre, distorce e absorve sinais de rádio abaixo da banda FM. Esses sinais podem ficar embaralhados ou nem mesmo chegar à superfície da Terra. O CLPS enviará cargas científicas para a Lua em conjunto com as missões tripuladas do programa Artemis. Na Terra também existem sinais de TV, transmissões via satélite e sistemas de radar de defesa fazendo barulho. Para fazer observações de maior sensibilidade, é necessário ir para o espaço, longe da Terra.
A lua é o que os cientistas chamam de bloqueio de maré. Um lado da lua está sempre voltado para a Terra - o lado do "homem na lua" - e o outro lado, o outro lado, sempre voltado para longe da Terra. A lua não tem ionosfera e, com cerca de 3.200 quilômetros de rocha entre a Terra e o outro lado da lua, não há interferência. O rádio está silencioso.
Para a nossa primeira missão com o ROLSES, com lançamento previsto para fevereiro de 2024, iremos recolher dados sobre as condições ambientais da Lua perto do seu pólo sul. Na superfície da Lua, o vento solar atinge diretamente a superfície lunar e cria um gás carregado, chamado plasma. Os elétrons se desprendem da superfície carregada negativamente para formar um gás altamente ionizado.
Isso não acontece na Terra porque o campo magnético desvia o vento solar. Mas não há campo magnético global na lua. Com um radiotelescópio de baixa frequência como o ROLSES, seremos capazes de medir esse plasma pela primeira vez, o que poderá ajudar os cientistas a descobrir como manter os astronautas seguros na Lua.
Quando os astronautas andam pela superfície da Lua, eles captam diferentes cargas. É como andar pelo tapete de meias:quando você pega a maçaneta de uma porta, uma faísca pode sair do seu dedo. O mesmo tipo de descarga acontece na Lua a partir do gás carregado, mas é potencialmente mais prejudicial para os astronautas.
Emissões de rádio solares e exoplanetárias
Nossa equipe também vai usar ROLSES para olhar o sol. A superfície do Sol libera ondas de choque que enviam partículas altamente energéticas e baixas emissões de radiofrequência. Usaremos os radiotelescópios para medir essas emissões e ver explosões de ondas de rádio de baixa frequência provenientes de ondas de choque no vento solar.
Também examinaremos a Terra a partir da superfície da Lua e usaremos esse processo como modelo para observar as emissões de rádio de exoplanetas que podem abrigar vida em outros sistemas estelares.
Os campos magnéticos são importantes para a vida porque protegem a superfície do planeta do vento solar/estelar. LuSEE-Night, mostrado com suas quatro antenas que detectarão ondas de rádio. Crédito:Firefly Aerospace No futuro, a nossa equipa espera utilizar conjuntos especializados de antenas no outro lado da Lua para observar sistemas estelares próximos que são conhecidos por terem exoplanetas. Se detectarmos o mesmo tipo de emissões de rádio que vêm da Terra, isso nos dirá que o planeta tem um campo magnético. E podemos medir a força do campo magnético para descobrir se é forte o suficiente para proteger a vida.
Cosmologia na Lua
O Experimento Eletromagnético da Superfície Lunar à Noite, ou LuSEE-Night, voará no início de 2026 para o outro lado da lua. LuSEE-Night marca a primeira tentativa dos cientistas de fazer cosmologia na lua.
LuSEE-Night é uma nova colaboração entre a NASA e o Departamento de Energia. Os dados serão enviados de volta à Terra através de um satélite de comunicações em órbita lunar, o Lunar Pathfinder, financiado pela Agência Espacial Europeia.
Como o outro lado da Lua é exclusivamente silencioso em termos de rádio, é o melhor lugar para fazer observações cosmológicas. Durante as duas semanas de noite lunar que acontecem a cada 14 dias, não há emissão vinda do sol e não há ionosfera.
Esperamos estudar uma parte inexplorada do universo primitivo chamada idade das trevas. A Idade das Trevas refere-se a antes e logo depois da formação das primeiras estrelas e galáxias do universo, o que está além do que o Telescópio Espacial James Webb pode estudar.
Durante a Idade das Trevas, o Universo tinha menos de 100 milhões de anos – hoje o Universo tem 13,7 mil milhões de anos. O universo estava cheio de hidrogênio durante a Idade das Trevas. Esse hidrogénio irradia através do Universo em baixas frequências de rádio e, quando novas estrelas se acendem, elas ionizam o hidrogénio, produzindo uma assinatura de rádio no espectro. A nossa equipa espera medir esse sinal e aprender como as primeiras estrelas e galáxias do Universo se formaram.
Há também muitas novas físicas potenciais que podemos estudar nesta última época cosmológica inexplorada do universo. Investigaremos a natureza da matéria escura e da energia escura inicial e testaremos os nossos modelos fundamentais de física e cosmologia numa era inexplorada.
Esse processo começará em 2026 com a missão LuSEE-Night, que é ao mesmo tempo um experimento fundamental de física e um experimento de cosmologia.
Fornecido por The Conversation
Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
