Laboratório de dinâmica espacial constrói câmeras para estudar a borda do espaço

Tecnologia científica

15 de maio de 2023

Os engenheiros da SDL são retratados nesta imagem de 20 de março de 2023, inspecionando as duas câmeras ultravioleta Carruthers concluídas antes de passarem por testes ambientais nas instalações da SDL no Campus de Inovação da USU. Os testes ambientais das câmeras confirmarão que elas resistirão à turbulência extrema durante o lançamento e às temperaturas do espaço. (Crédito da foto: SDL/Allison Bills)

NORTH LOGAN, Utah — O Laboratório de Dinâmica Espacial da Universidade Estadual de Utah está construindo dois sistemas de câmeras de voo importantes para uma espaçonave da NASA que explorará a camada da atmosfera onde a Terra encontra o espaço. As duas câmeras Far Ultraviolet, ou FUV, servirão como instrumentos científicos primários para o Carruthers Geocorona Observatory.

O Carruthers Geocorona Observatory irá pesquisar a exosfera – a camada mais externa da atmosfera da Terra – do ponto 1 de Lagrange, comumente referido como L1. L1, a cerca de 1,5 milhão de quilômetros da Terra, é um ponto no espaço onde a atração gravitacional da Terra e do Sol é igual e oposta, o que significa que o Carruthers Geocorona Observatory permanecerá em uma posição orbital estável enquanto conduz sua missão científica.

O Carruthers Geocorona Observatory é liderado pela pesquisadora principal Lara Waldrop na Universidade de Illinois Urbana-Champaign e é gerenciado pela Divisão de Heliofísica da NASA.

“Em 2021, a NASA contratou a SDL para desenvolver e testar duas câmeras FUV para a missão Carruthers para avançar nossa compreensão da exosfera”, disse Bennett Keller, gerente do programa Carruthers da SDL. “Esta camada da atmosfera da Terra não é bem compreendida, e as câmeras construídas pelo SDL desempenharão um papel crucial na coleta de dados para determinar seu tamanho, forma, densidade e como ela interage com a Terra e o espaço”.

A SDL também está construindo duas rodas de filtro para a missão, uma para cada câmera. As rodas de filtro permitem que as câmeras examinem diferentes bandas de frequência de luz FUV, cada uma das quais pode revelar nuances do comportamento da atmosfera.

A exosfera se estende de uma altitude de cerca de 500 quilômetros acima da superfície da Terra até a borda do espaço, que fica a cerca de 10.000 quilômetros acima da superfície da Terra. A exosfera é composta principalmente de hidrogênio e gás hélio, juntamente com vestígios de outros elementos como oxigênio e nitrogênio. É também a região onde muitas espaçonaves orbitam a Terra e desempenha um papel crítico na proteção do planeta contra o vento solar e outras radiações nocivas do espaço.

O ar é extremamente rarefeito na exosfera e as moléculas de gás estão muito espaçadas. Nessa altitude, a gravidade da Terra é muito fraca e as moléculas não são mais mantidas no lugar por ela. Além disso, os elementos na exosfera são decompostos pela luz solar. Devido a essas condições, os átomos podem escapar para o espaço, e a exosfera gradualmente se mistura ao vácuo frio do espaço. As câmeras que a SDL está construindo para a missão Carruthers se concentrarão na observação desse processo natural de escape atmosférico.

A fuga atmosférica desempenhou um papel significativo no esgotamento da atmosfera de Marte e na perda de água de sua superfície. Além disso, a fuga atmosférica tem implicações além do nosso sistema solar e afeta a habitabilidade dos exoplanetas. Ao estudar a atmosfera da Terra, os cientistas podem expandir seus conhecimentos sobre as atmosferas do universo mais amplo.

O Carruthers Geocorona Observatory foi nomeado em homenagem a George Carruthers, um físico e inventor da NASA que projetou a primeira câmera ultravioleta lunar usada durante a missão Apollo 16 em 1972. Com base em seus primeiros trabalhos, os cientistas usam câmeras FUV para observar emissões de moléculas e íons na atmosfera superior da Terra que são excitados pela radiação ultravioleta do Sol. Essas emissões podem fornecer informações sobre a temperatura, densidade e composição da atmosfera superior, bem como os efeitos do clima espacial na região.

“O desenvolvimento das câmeras FUV para o observatório faz parte da tradição de longa data da SDL de fornecer à NASA instrumentos científicos críticos que ajudam a avançar nossa compreensão do universo e proteger a tecnologia espacial e os astronautas”, disse Keller. "A SDL tem orgulho de trabalhar sob a liderança da equipe de Heliofísica da NASA e do Dr. Waldrop nesta missão sem precedentes."