Conceção artística do telescópio de raios X Athena, com o enxame de galáxias MACS J0717, a 5,4 mil milhões de anos-luz, em fundo. As regiões a azul na imagem de fundo representam observações do telescópio espacial Chandra, da NASA, nos raios X.
A Agência Espacial Europeia aprovou o primeiro protótipo de um sistema de precisão para o maior telescópio nos raios X, desenvolvido por uma equipa liderada pelo Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço.
Alguns dos fenómenos mais energéticos no Universo produzem potentes emissões nos raios X. Para compreender a origem e impacto dessas torrentes de energia, está a ser construído o maior telescópio espacial de sempre nos raios X, e uma equipa portuguesa esteve a contribuir para a alta qualidade das suas futuras imagens.
No final de novembro, perante os especialistas da missão Advanced Telescope for High Energy Astrophysics (Telescópio Avançado para Astrofísica de Alta Energia), ou Athena, da Agência Espacial Europeia (ESA), os resultados do projeto de um sistema de metrologia ótica foram apresentados com sucesso pela equipa do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), liderada por Manuel Abreu, do IA e de CIÊNCIAS.
O grupo de Instrumentação e Sistemas do IA concebeu e implementou o Athena On-Board Metrology System (OBM), que irá monitorizar, com uma precisão inferior à centésima do milímetro, o alinhamento do espelho do telescópio com os sensores dos instrumentos, colocados a 12 metros do espelho. O trabalho passou por todas as fases, desde o desenho da solução aos testes de verificação do sistema.
“Como analogia para entender o desafio deste projeto, podemos pensar que a câmara deste sistema seria capaz de contar os cabelos do guarda-redes na baliza contrária, à distância de todo o comprimento de um campo de futebol de onze”, diz Manuel Abreu, o coordenador do projeto. “Isto é possível através do desenho rigoroso do sistema óptico e de técnicas específicas de processamento de imagem. E muito, muito trabalho de laboratório.”
Para a implementação, a equipa contou com três empresas do sector industrial membros do consórcio, duas delas portuguesas. A FHP desenhou e modelou todas as partes mecânicas, incluindo a cabeça ótica. A Evoleo teve a seu cargo os subsistemas eletrónicos, o que incluiu um sistema para controlar o sensor de imagem, desenhado especialmente para suportar o ambiente no espaço. A Thales Alenia Space, em Itália, foi responsável pelas definições de sistema e de integração com o instrumento Athena e pela definição dos testes de verificação.
Os resultados justificaram já o interesse da ESA pela possível continuação do projeto do IA em 2025.
“Foi considerada a possibilidade de desenvolvermos também um protótipo mais avançado”, diz Manuel Abreu. “Neste momento temos um protótipo de demonstração que já verifica muitos dos requisitos necessários, mas ainda não foram incluídos alguns materiais que dependem de factores como a temperatura, o vácuo e as vibrações durante o lançamento, e que são determinantes para que o sistema seja capaz de suportar o ambiente no Espaço. Isto faz parte do processo normal de desenvolvimento de protótipos de complexidade incremental até ao instrumento final que vai integrar a missão.”
Fonte DB/X-IFU Consortium (Athena), e NASA/CXC/U.Hawaii/E.Treister et al (fundo).
A atual data prevista para o lançamento do Athena é 2037, e será colocado numa órbita solar, na região do ponto de Lagrange L1, entre a Terra e o Sol. A equipa do IA participa nesta missão espacial desde julho de 2019. É constituída por 18 investigadores e técnicos, tanto na parte tecnológica, através deste sistema de metrologia, como na parte científica, tendo contribuído para os requisitos científicos de um dos instrumentos.