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O Telescópio James Webb foi para o Texas para passar por seu maior teste até então.

O espelho primário do Telescópio Espacial James Webb fotografado no Centro de Voo Espacial Goddard, da NASA, em Greenbelt, Maryland. Crédito: NASA / Chris Gunn
A parte principal do Telescópio Espacial James Webb chegou ao Centro Espacial Johnson, na NASA, em Houston, para uma temporada de 3 meses de testes que irá assegurar que os sensores do observatório e seus espelhos banhados a ouro funcionarão nas gélidas temperaturas do espaço profundo.

Enquanto a montagem e as verificações iniciais referente a durabilidade do telescópio não revelaram maiores problemas, os funcionários da Nasa ressaltam que o projeto multinacional de 10 bilhões de dólares está passando por alguns de seus testes mais críticos antes de seu lançamento, que é planejado para Outubro de 2018.

Durante os próximos meses, os técnicos irão desembalar o telescópio e instalá-lo dentro de uma câmara térmica a vácuo no centro espacial. Em seguida, bombearão o ar para fora e aplicarão hélio e nitrogênio líquido, levando o equipamento à uma temperatura menor do que -223.15 °C, ou cerca de 50 Kelvin.

Partes do telescópio, o maior já construído para ir ao espaço, serão mais resfriadas do que outras durante os 93 dias de congelamento. A finalidade é verificar a sensibilidade dos detectores infravermelhos do JamesWebb. Esse procedimento é parte de um teste ostensivo que está sendo realizado na ótica do observatório para garantir que eles irão cumprir sua função no espaço.

Os quatro instrumentos científicos da missão já passaram por três testes criogênicos no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, mas mesmo assim tiveram que enviar o telescópio totalmente montado para Houston, afim de submeter a estrutura completa às condições que encontrarão no espaço.

"O telescópio Webb está prestes a embarcar em seu próximo passo para alcançar as estrelas, depois de ter sido completamente montado e testado no complexo Goddard. Precisamos de uma tremenda equipe, com indivíduos talentosos, para chegar a este ponto do projeto com a NASA, a indústria, parceiros internacionais e acadêmicos", disse Bill Ochs, gerente do projeto do James Webb, em um comunicado à imprensa. "Também é um momento triste quando dizemos adeus ao Telescópio Webb, no Goddard, mas estamos ansiosos para começar testes criogênicos em Johnson."

O conjunto de instrumentos do James Web remontará o tempo, observando as primeiras estrelas e galáxias que se formaram no universo escuro primitivo, há cerca de 13,5 bilhões de anos, algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang.


O Telescópio James Webb vai olhar para o passado, até a era mais antiga do universo. Créditos: Instituto de Ciência do Telescópio Espacial

Na Via Láctea, o observatório poderá ver nuvens de gás e poeira onde estrelas e planetas estão se formando. O James Webb determinará a composição química de atmosferas de planetas em torno de outras estrelas, provendo dados sobre quais mundos podem ser habitáveis.

Alguns dos alvos científicos do observatório estão entre os pontos mais frios do universo conhecido, exigindo que os sensores do telescópio sejam ainda mais frios para registrar a luz infravermelha proveniente de estrelas distantes, como também de galáxias.

O teste criogênico no Centro Espacial Johnson ocorrerá dentro da "Câmara A", a maior instalação do mundo projetada para imitar as condições frias e sem ar do espaço profundo.

A NASA testou a nave espacial Apolo dentro da Câmara A, um marco histórico nacional, antes de enviar os astronautas para a Lua.

Eric Smith, diretor do programa James Webb na sede da NASA, disse no mês passado que os próximos meses compreendem "várias atividades muito desafiadoras, novas e que são muito arriscadas".

O teste "serializado" e as etapas de montagem planejadas para o próximo ano significam que cada marco é vital para que o James Webb permaneça no cronograma para o lançamento em outubro de 2018, a bordo de um foguete Ariane 5, em Kourou, na Guiana Francesa.

Ao invés de realizar trabalhos paralelos nos instrumentos, como espelhos, escudo solar térmico e componentes do James Webb, grandes pedaços do observatório estão sendo testados juntos. Smith disse ao Comitê Consultivo de Astrofísica da NASA, em 24 de Abril, que o programa está caminhando em dois fluxos agora.

Uma imagem da webcam do telescópio espacial James Webb dentro da sala limpa adjacente à câmara A no Centro Espacial Johnson, em Houston. A porta da câmara de ensaio é vista à direita. a sala criogênica mede 16,8 metros de diâmetro por 27,4 metros de altura. Créditos: NASA
Em dezembro, técnicos do Goddard colocaram o telescópio e o segmento de instrumentos do James Webb em uma bateria de testes de vibração e acústica para garantir que seus componentes sensíveis, como micro-obturadores de câmeras internas, irão sobreviver às difíceis condições de lançamento. Os engenheiros, porém, tiveram que parar o teste de vibração, pois foi constatado ruídos inesperados durante o teste de trepidação no telescópio.

Smith disse que o problema foi rastreado e fora constatado que um mecanismo de travamento não havia sido fixado adequadamente antes do teste. A trava prende uma das asas do telescópio, que se dobra para que o equipamento caiba dentro da carenagem do foguete Ariane 5. Assim que estiver no espaço, essa asa se desdobrará completamente e seu espelho primário de 6.5 metros de diâmetro estará 100% desdobrado, apto a ser utilizado. 

Duas placas no mecanismo de travamento estava batendo juntas, gerando o ruído. Apesar disso, Smith disse que os técnicos não encontraram qualquer sinal de danos ao telescópio. A trava problemática era uma unidade de teste e seria substituída por uma trava perfeita antes do lançamento da missão.

Os engenheiros fizeram testes de vibração e acústica em Março, depois passaram várias semanas revendo o alinhamento e a curvatura do telescópio para se certificar de que resistiu aos testes sem danos.

"Antes e depois desses testes, engenheiros ópticos montaram o interferômetro, o principal dispositivo usado para medir a forma do espelho do telescópio Webb", disse a NASA em um comunicado. "O nome interferômetro vêm do processo de gravação e medição de padrões de ondulação que acontecem quando diferentes feixes de luz se misturam e suas ondas combinam ou interferem".

O espelho primário é feito de 18 segmentos de um espelho hexagonal de berílio revestido a ouro e fabricados pela Ball Aerospace. 

Pequenos motores mecânicos irão ajustar o foco do James Webb quando ele estiver no espaço.

"Algumas pessoas pensaram que não seria possível utilizar espelhos de berílio deste tamanho e com a complexidade requerida, mas a equipe foi incrivelmente engenhosa no tocante ao modo como eles realizaram isso. Os resultados nos dão grande confiança que temos um espelho primário fantástico, " disse Lee Feinberg, gerente de elementos óticos do telescópio Webb.

"As medidas são muito rigorosas para nós", disse Smith. "Temos que ser tão precisos quanto a perfeição nos permite chegar próxima dela e isso pode ser comparado à fração da largura de uma bactéria. Também temos de manter a óptica limpa, o que é incrivelmente desafiador para um telescópio que tem a óptica descoberta, exposta".

O Telescópio Espacial James Webb é visto durante uma inspeção, em 5 de Março. As luzes da sala limpa foram desligadas para inspecionar o telescópio depois dele ter passado por testes de vibração e acústicos. O engenheiro de controle de contaminação usou uma lanterna brilhante e lanternas ultravioletas especiais para inspecionar a contaminação, pois é mais fácil de encontrar no escuro. Créditos: NASA / Chris Gunn
"É muito emocionante ver um equipamento desse valor sendo chacoalhado assim e ver que ele passou no teste de vibração", disse Smith.

As verificações metódicas na óptica do Telescópio Webb após testes de vibração e em condições criogênicas visam evitar a repetição da deformidade do espelho que atormentou o Telescópio Espacial Hubble após seu lançamento em 1990. Em 1993, astronautas utilizaram o ônibus espacial para adicionar lentes corretivas ao observatório em órbita para corrigir o problema.

Não há planos para manutenção no Telescópio Webb após seu lançamento.

Smith disse que o programa do observatório, uma parceria entre a NASA, a Agência Espacial Européia (ESA) e a Agência Espacial Canadense, tem cerca de quatro meses e meio de folga na programação que antecede a janela de lançamento de outubro de 2018, data em que o Webb estará sendo enviado ao espaço.

A falha de teste de vibração em dezembro consumiu mais de um mês dessa margem no cronograma.

Algo parecido com o teste "super frio" em Houston não acontecerá novamente. Portanto, esse é o último teste que o telescópio experimentará até chegar a seu ambiente operacional. 

"Por que fazemos esses testes? Há muita verificação que tem de acontecer. Ao contrário da maioria das missões da NASA, não podemos testar um voo como este", disse Smith. "Ele é muito grande e não há câmara de vácuo suficientemente grande no mundo."

"Temos de fazer os nossos testes aos poucos e, em seguida, usar a análise para se certificar de que tudo dará certo no final", disse Smith.

Durante o teste criogênico em Houston, que deve começar em julho, os engenheiros irão rastrear o caminho que a luz irá percorrer através dos espelhos primários do James Webb, continuando pelos espelhos secundário,  terciários e, finalmente, até os detectores do instrumento.

Os engenheiros utilizaram modelos menores do telescópio dentro da câmara criogênica a vácuo em Houston nos últimos anos para praticar o que seria feito nesse teste.

O telescópio voou da base da Força Aérea de Andrews, em Maryland, até o Campo Ellington perto do Centro Espacial Johnson nesse fim de semana, a bordo de um avião de carga C-5 da Força Aérea dos E.U.A.

Durante as próximas semanas, funcionários desembalarão o telescópio de seu recipiente de transporte e o levarão para a câmara a vácuo. Levará cerca de 30 dias para esfriar a câmara à temperatura em que o Telescópio Webb irá enfrentar no espaço.

Enquanto isso, os engenheiros da fábrica de satélites da Northrop Grumman em Redondo Beach, na Califórnia, estão montando a espaçonave que será acoplada ao telescópio. A plataforma fornecerá a propulsão, eletricidade, refrigeração e mobilidade para o James Webb em seu local de trabalho, que será o ponto Lagrange, L2, um ponto de equilíbrio gravitacional situado a 1.5 milhão quilômetros da Terra, na direção oposta ao Sol.

O escudo solar do James Webb, que compreende cinco camadas de kapton, cada uma tão fina quanto um fio de cabelo de uma pessoa, também está sendo anexada à espaçonave no sul da Califórnia.

O escudo térmico de cinco camadas do James Webb - que é do tamanho de uma quadra de tênis - manterá o observatório suficientemente frio para detectar a luz infravermelha. A camada final de kapton foi entregue ano passado pela empresa Northrop Grumman, uma fábrica em Huntsville, Alabama. Crédito: Northrop Grumman
Recentemente, tarefas de montagem da nave espacial também foram atrasadas em alguns meses para técnicos re-soldarem transdutores no sistema de propulsão para substituir as unidades danificadas durante o teste.

Os funcionários instalarão radiadores ​​na espaçonave e colocarão a plataforma em um teste acústico em julho. O teste de vácuo térmico criogênico da espaçonave está programado para setembro em Redondo Beach, na mesma época em que o telescópio está passando por seu teste de congelamento em Houston.

O telescópio irá se juntar à outra metade na Califórnia, em Novembro para uma seqüência final de testes para verificar vibração, como também mais testes acústicos, tornando-se, talvez, o veículo mais testado já enviado para o espaço, de acordo com Smith.

Outra data importante será no início de 2018, quando acontecerá a plena implantação do observatório para sua configuração de voo. Devido às dimensões do nariz do Ariane 5 - o maior foguete de carga atualmente disponível - O James Webb será lançado ao espaço com seus espelhos, escudo solar e painéis solares dobrados, como se fosse um origami.

Smith disse que o James Webb terá mais de 300 desdobramentos depois de se separar do estágio superior do foguete Ariane 5. Contando as etapas de forma semelhante, o explorador Marciano Curiosity tinha cerca de 70 desdobramentos, de acordo com Smith.

Um complexo aparelho com guindastes, gruas e dispositivos de elevação irá neutralizar o efeito da gravidade durante o teste de implantação. Os mecanismos do James Webb são projetados para funcionar em microgravidade, não em ambiente com a gravidade em Terra.

A espaçonave viajará de barco do sul da Califórnia pelo Canal do Panamá até a base de lançamento do Ariane 5 em Kourou, Guiana Francesa, em meados de 2018 para preparar o lançamento final.

"Nós ainda estamos dentro do orçamento e com a agenda ok, mas estamos entrando em um período muito desafiador com testes muito complexo", disse Smith.

O programa do James Webb escapou do perigo de ser cancelado em 2011, com atrasos na montagem e custos crescentes. Os funcionários da NASA replanejaram o orçamento do programa e cronograma naquele momento, comprometendo-se a lançar a missão até outubro de 2018, a um custo de 8,84 bilhões de dólares para a agência espacial dos EUA.

Acrescentando as contribuições de parceiros europeus e canadenses, incluindo o lançador Ariane 5, o custo total da missão sobe para cerca de 10 bilhões dólares.

Mas quaisquer problemas significativos no próximo ano podem atrasar a data de lançamento.

"As pessoas naturalmente vão ser muito cautelosas se virem quaisquer anomalias", disse Smith.


[Tradução: @difurlan1]

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