Cientistas da NASA veem asteroide através dos olhos de um robô

Coletar uma amostra de asteroide não é uma tarefa fácil e fazer isso com os olhos vendados é ainda mais desafiador. Por isso cientistas equiparam a sonda OSIRIS-REx com um conjunto de olhos para assistir isso desenrolar.

PolyCam (centro), MapCam (esquerda) e a SamCam (direita) compõem o sistema de câmeras da OSIRIS-REx, responsável pela maioria das imagens de luz-visível que serão tiradas pela sonda.

A sonda OSIRIS-REx da NASA, lançada em 8 de Setembro de 2016, está viajando em direção ao asteroide Bennu com orbita próxima a da Terra para coletar uma amostra material de superfície e retornar para a Terra para estudos. Um trio de câmeras vai capturar todo o processo.

O grupo de câmeras da OSIRIS-REx, chamado de OCAMS, consiste de três câmeras. PolyCam é uma câmera de alta resolução que vai adquirir a primeira imagem de Bennu e executar um mapeamento inicial do asteroide. MapCam é uma câmera de resolução média que vai mapear o asteroide em cores e procurar por satélites naturais e plumas de poeira. SamCam vai documentar o processo de coleta de amostra. A sonda vai guardar as imagens capturadas por OCAMS e envia-las para a equipe da OSIRIS-REx a cada 2-3 dias.

Cientistas projetaram o OCAMS para ser funcionalmente redundante, ou seja, se uma das câmeras falhar durante a missão, as outras duas câmeras podem compensar assumindo o trabalho.

“Quando você tem uma missão tão crítica como esta, você quer redundância,” disse Christian d’Aubigny, cientista assistente de instrumento na Universidade do Arizona, Tucson. “As câmeras sobrepõem um pouco da capacidade uma da outra. Elas não são cópias exatas uma da outra, mas se uma falhar, elas ainda podem concluir o trabalho.”

A primeira câmera a ver Bennu é chamada PolyCam. Similar a polymath – um humano hábil em fazer várias coisas diferentes – a PolyCam pode realizar uma ampla gama de tarefas ópticas.

PolyCam tem um mecanismo de foco capaz de focar do infinito até 150 metros, que fornece uma habilidade para a PolyCam detectar estrelas e asteroides de uma longa distância, sendo assim capaz de detectar pequenas rochas na superfície do asteroide.

PolyCam tem uma visão mais acurada do que a de uma águia. Muitas espécies de águias podem ver pequenos objetos tal qual uma presa a partir de 3 quilômetros de distância. Mas com essa câmera de alta resolução, PolyCam pode adquirir imagens de objetos similares em tamanho na superfície ou em volta de Bennu numa distância de aproximadamente 48.2 para 96.5 quilômetros para determinar o seu formato e ajudar os cientistas na navegação orbital da sonda OSIRIS-REx em torno do asteroide Bennu.

Uma vez que PolyCam realizar um mapeamento inicial do asteroide, cientistas vão usar a câmera para identificar um local onde a sonda possa coletar uma amostra da superfície de Bennu que seja tão livre de perigos quanto possível, tais quais pedras e encostas.

“Com uma distância de 3.5 quilômetros, nós já estaremos classificando a superfície do asteroide como “ir” e “não ir”,” disse Bashar Rizk, cientista de instrumento da equipe responsável por OCAMS na Universidade do Arizona. “Se uma região está coberta por perigos, nós simplesmente não iremos lá porque não queremos correr o risco de danos à sonda.”

A segunda câmera a obter uma imagem de Bennu é a MapCam. Esta câmera possui um campo de visão amplamente maior do que o da PolyCam e está equipada com vários filtros de cores para ajudar os cientistas a identificarem locais de interesse no asteroide onde minerais específicos possam estar presentes, particularmente aqueles que podem um dia terem tido contato com água liquida.

MapCam também vai procurar por satélites naturais e plumas de poeira, que por sua vez podem apresentar um risco à sonda. Há vários mecanismos suspeitos para a formação de plumas de poeira, tais quais sublimação a partir da superfície – quando uma substância congelada passa diretamente para o estado gasoso sem passar pelo estado liquido intermediário – e levitação magnética causada por mudanças elétricas no vento solar conforme o asteroide se aproxima do sol.

“Asteroides são expostos a muita radiação solar porque eles não têm atmosfera,” Rizk disse. “Eles apenas são impiedosamente torturados pelo sol todo o tempo que viajam em volta dele.”

Por causa de uma falta de água na superfície, os cientistas preveem que o regolito de Bennu – uma camada de poeira e pequenas rochas que cobrem uma base rochosa – é muito seco, similar à superfície da lua. O material da superfície pode facilmente grudar nas coisas, aumentando o risco de contaminar a OSIRIS-REx durante a coleta de material.

Contaminação de poeira é uma preocupação particular para a terceira câmera da sonda – SamCam. Esta câmera é de baixa resolução e possui um amplo ângulo projetado para ver de perto para checar e documentar a aquisição de amostra da superfície. Quando o momento de coleta chegar, SamCam vai precisar ser capaz de manter a sua funcionalidade durante pelo menos 3 tentativas de coleta.

Para combater essa ameaça potencial, a equipe na Universidade do Arizona pôs múltiplas cópias do mesmo filtro, que são colocadas na frente da lente da câmera para agir como um cobertor. Os filtros ajudam a garantir que a câmera não tenha a sua visão comprometida, enquanto captura imagens da coleta do solo de Bennu, no caso de a coleta precisar ser refeita.

A equipe também tinha que se preocupar com raios gama e raios-x quando estavam projetando OCAMS. Cientistas puseram a câmera dentro de uma armadura feita de titânio e alumínio. Estes materiais podem bloquear a radiação que a sonda OSIRIS-REx vai encontrar durante a missão. As lentes são feitas de materiais tais quais dióxido de silicone, que são resistentes a tais radiações, e também vários tipos de vidros que são fundidos com o elemento cério, que por sua vez previne o vidro de ficar opaco quando exposto à altos níveis de radiação.

“Nós tentamos pensar em todas as situações que a sonda possa ser submetida e contamos com isso,” Rizk disse. “Isso é um processo de várias etapas de simulações, testes e designs para garantir que as câmeras funcionem apropriadamente e que nós consigamos as melhores imagens que pudermos.”

Uma equipe colaborativa de engenheiros e cientistas, do laboratório Planetário e Lunar da Universidade do Arizona e da Faculdade de Ciências Ópticas e do Laboratório de Dinâmica Espacial da Universidade de Utah, gastaram quatro anos e meio projetando e construindo OCAMS.

“No final, a equipe responsável por OCAMS da Universidade do Arizona fez um excelente trabalho projetando, construindo e testando o sistema de câmeras,” disse Brent Bos, líder da disciplina de ópticas da OSIRIS-REx no Centro Espacial de Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland.

Os olhos de OSIRIS-REx são uma parte crítica da coleta de amostra de superfície do asteroide, que vai ajudar cientistas a investigarem como planetas se formam e como a vida começou, e também a melhorar a nossa compreensão dos asteroides que podem colidir com a Terra.

Goddard vai fornecer um gerenciamento geral de missão, engenharia de sistemas, segurança e garantia de missão para OSIRIS-REx. Dante Lauretta é o diretor principal da missão na Universidade do Arizona. OSIRIS-REx é a terceira missão do programa Novas Fronteiras da NASA (New Frontiers). O Centro de Voo Espacial Marshall da NASA em Huntsville, Alabama, gerencia o programa Novas Fronteiras para o Departamento de Missão Científica da agência em Washington.

Fonte: NASA

[Traduzido e adaptado por: @jonathantorres19]