O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA completou uma importante série de testes que mostram que ele pode manter sua visão extremamente estável durante as observações. De 15 a 21 de setembro, os engenheiros testaram o sistema de micro-orientação de Roman, que ajuda o observatório a manter-se precisamente focado nos seus alvos. Então, em 22 de setembro, o instrumento coronógrafo do telescópio recebeu luz cósmica pela primeira vez.
O principal instrumento científico de Roman, o Wide Field Instrument, consiste em 18 detectores. Os engenheiros especificaram uma pequena secção de cada detector para monitorizar rapidamente uma estrela guia diferente – estrelas cuja posição já é conhecida com alta precisão.
O sistema de controle de atitude de Roman primeiro aponta a espaçonave para a área correta do céu. O sistema de micro-orientação rastreia continuamente essas estrelas de referência e fornece informações que ajudam o observatório a corrigir pequenos movimentos durante a exposição. Sem esses ajustes extras, Roman não permanecerá estável o suficiente para produzir as imagens mais nítidas possíveis.
“Cada observação romana depende da capacidade de permanecer precisamente focado na região certa do espaço durante tempo suficiente para recolher uma imagem, que pode levar minutos a horas a ser apresentada em profundidade,” disse Begona Villa, chefe do sistema de instrumentos de orientação do ROMAN no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “O sistema de orientação precisa informa a posição das estrelas-guia ao sistema de controle de atitude aproximadamente quatro vezes por segundo, o que pode mover o observatório em pequenas quantidades para conter qualquer desvio, conforme necessário. Nossos testes confirmaram que somos capazes de manter o observatório muito estável para operações científicas: para melhor que 1/100.000 graus por meia hora de cada vez para observações de instrumento de campo amplo ou para observações de instrumento coronógrafo. Oito horas de cada vez, o que leva muito tempo, foi um momento muito emocionante para o equipe.”
O nível de estabilidade que Roman já demonstrou é equivalente a manter um laser focado numa moeda dos EUA a cerca de 150 milhas (cerca de 240 quilómetros) de distância. Os engenheiros esperam melhorar ainda mais esse desempenho, continuando a melhorar o sistema de orientação. Se atingirem a meta, essa mesma comparação se estenderá por cerca de 370 quilômetros.
Uma nova maneira de guiar telescópios espaciais
Roman também testará uma forma de orientação que nunca foi usada dessa maneira antes.
“ROMAN não possui um instrumento de orientação separado como outros telescópios espaciais”, disse Villa. “Em vez de simplesmente rastrear a aparência pontual de uma estrela, ele guiará padrões detalhados de comprimento de onda chamados espectros. Como Roman já está equipado para medir espectros para a ciência, ele pode usar a mesma informação para posicionar com precisão o telescópio. Estamos ansiosos para validar este modo de orientação espectral nas próximas semanas.”
Os espectros contêm informações sobre como a luz de um objeto é distribuída entre diferentes comprimentos de onda. O Roman já foi concebido para recolher esta informação para observações científicas, permitindo aos engenheiros usar a mesma capacidade para ajudar a determinar e manter a posição precisa do telescópio.
O cronógrafo de Roman vê luz cósmica
Nos dias 22 e 27 de setembro, a equipe deu um passo à frente ao testar o instrumento coronógrafo de Roman, bem como o sistema de orientação precisa. O coronógrafo foi concebido para demonstrar técnicas avançadas que suprimem a luz brilhante proveniente das estrelas, para que os cientistas possam estudar planetas muito ténues e discos de poeira que orbitam estrelas próximas.
“O coronógrafo de Roman também possui seu próprio mecanismo de estabilidade interna, tornando-o ainda mais estável do que o instrumento de campo amplo”, disse Villa.
Essa estabilidade extra é essencial para observações coronográficas. Mesmo vibrações extremamente pequenas ou erros de apontamento podem vazar luz estelar indesejada em uma imagem e fazer com que os cientistas detectem planetas muito mais fracos do que esperavam.
O cronógrafo acordou no dia 1º de setembro e espalhou seus “membros” digitais, eletrônicos e mecânicos no meio do mês. Depois de confirmar que o sistema de orientação preciso de Roman conseguia manter o instrumento estável, a equipa ajustou o seu foco e permitiu que o coronógrafo desse a sua primeira visão inicial do espaço. Essas primeiras observações ajudarão os cientistas a refinar o instrumento antes do início de testes mais exigentes.
“Esta observação confirma que o instrumento pode produzir uma imagem focada”, disse Vanessa Bailey, cientista do instrumento Roman Coronagraph no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia. “Este é um teste muito limitado que inicia um processo sistemático de tarefas cada vez mais complexas que nos ajuda a preparar-nos para futuras observações do instrumento.”
Primeiras estrelas aparecem na Grande Nuvem de Magalhães
Durante o primeiro teste, o instrumento coronógrafo de Roman detectou uma estrela ténue numa galáxia vizinha, a Grande Nuvem de Magalhães. Houve “ruído” adicional na imagem porque os detectores do instrumento estavam sendo deliberadamente mantidos mais quentes do que suas temperaturas operacionais finais. Mantê-los aquecidos nesta fase ajuda a evitar que a contaminação grude nos detectores.
“Estávamos chutando os pneus, garantindo que a luz passasse pelo sistema”, disse Bailey. “A segunda fase, no domingo, foi uma observação que confirmou o nosso sinal. A equipa arrefeceu os detectores para uma melhor sensibilidade, e vimos uma nova mancha na Grande Nuvem de Magalhães onde esperávamos ver múltiplas estrelas numa única imagem. E conseguimos! Estamos a respirar aliviados!”
Essa segunda observação forneceu outra confirmação importante de que Roman estava apontando para onde os cientistas esperavam e que o coronógrafo poderia detectar múltiplas estrelas após resfriar seus detectores para maior sensibilidade. O teste bem-sucedido é mais um passo no processo de comissionamento do instrumento, enquanto a NASA prepara Roman para observações mais sofisticadas no futuro.
