James Webb, o mais novo telescópio da NASA!

Por Mauricio Caldas

Coordenador da Divisão de Equipamentos Astronômicos da A.A.P.

O telescópio Espacial James Webb (James Webb Space Telescope - JWST, ver figura 1) é o mais novo telescópio espacial da NASA. Foi construído em parceria com as agências espaciais da Europa (ESA) e do Canadá (CSA), e é uma magnífica e inigualável obra de engenharia projetada para operar, principalmente, na faixa do infravermelho do espectro eletromagnético, com alguma capacidade no visível, e recebeu esse nome em homenagem ao administrador da Agência Espacial Americana que liderou o Projeto Apollo, James Edwin Webb.

Após diversos problemas na construção, finalmente ele foi concluído e já está no Centro Espacial europeu de Kourou, na Guiana Francesa, onde encontra-se nos preparativos finais para lançamento, agora em 22 de dezembro de 2021.

Figura 1 - Telescópio Espacial James Webb (JWST) – Disponível em; https://www.engadget.com/nasa-james-webb-space-telescope-launch-date-145148575.html

Diferentemente do famoso Telescópio Espacial Hubble (ver figura 2), que está em uma órbita baixa, em torno de 540 km da Terra, o JWST irá orbitar a 1.492.000 km (hum milhão quatrocentos e noventa e dois mil quilômetros da Terra), “estacionado” no ponto L2 de Lagrange (ver figura 3).

Figura 2 – Telescópio Espacial Hubble – Disponível em; https://hubblesite.org/contents/media/images/3813-Image.html?Topic=109-the-telescope

Figura 3 - Órbitas da Lua, Hubble Space Telescope e James Webb Space Telescope

Obs. Não estão em escala. Liberada para uso, se mencionada a fonte.

Mas o que é o ponto L2 de Lagrange? Os pontos de Lagrange são 5 (cinco) e foram identificados em 1772, pelo matemático e astrônomo italiano Joseph Louis Lagrange. São cinco localizações no espaço (L1, L2, L3, L4 e L5, ver figura 4A), onde os campos gravitacionais de dois corpos celestes (no caso, a Terra e o Sol) estão se contrapondo e em equilíbrio com a força centrífuga (com resultante igual a zero) de um terceiro corpo (no caso o JWST), cuja massa é irrelevante em relação a estes dois corpos celestes. Lançar um artefato levando-o a um destes pontos irá fazê-lo manter-se no ponto escolhido, com baixíssimo consumo de combustível para permanecer “estacionado”. A figura 4B apresenta satélites existentes e posicionados nos pontos L1 e L2 de Lagrange

Figura 4A e B – Pontos Lagrange e satélites estacionados em L1 e L2 – Disponível em: https://www.electricalelibrary.com/2020/09/28/o-que-sao-os-pontos-de-lagrange/

Voltando ao JWST, ele é um observatório infravermelho orbital que complementará e estenderá as descobertas do telescópio espacial Hubble, com cobertura de comprimento de onda mais longa e sensibilidade muito acentuada. Os comprimentos de onda mais longos permitem que o JWST “olhe” muito mais perto para o início dos tempos e busque a formação não observada das primeiras galáxias, bem como “olhe” para dentro das nuvens de poeira, onde estrelas e sistemas planetários estão se formando hoje. A figura 5, abaixo, apresenta os principais componentes do JWST, tendo em destaque o espelho primário e o protetor solar, que é um escudo que o protege das interferências das radiações infravermelhas, principalmente, emitidas pelo Sol.

Figura 5 – Principais componentes do JWST - Disponível em: https://img.olhardigital.com.br/wp-content/uploads/2021/09/Componentes-do-Telescopio-Espacial-James-Webb.png

A tabela 1, abaixo, apresenta algumas das principais características do James Webb.

Tabela 1 - Principais características do JWST; https://jwst.nasa.gov/content/about/faqs/facts.html

Embora sejam telescópios diferentes, é comum haver comparações entre eles, e na figura 6, abaixo, apresentamos o confronto entre os diâmetros dos espelhos primários do JWST e o Hubble. Observe que o espelho do Hubble é inteiriço, enquanto o do JWST é composto por 18 segmentos hexagonais unidos em perfeita simetria.

Figura 6 - Comparação entre diâmetros dos espelhos primários dos telescópios JWST e o Hubble

Disponível em; https://www.bbc.com/mundo/noticias-59156147

A título de curiosidade, apresentamos abaixo, na figura 7, a visão dos telescópios Hubble e JWST.

Figura 7 – À esquerda, “visão” do Hubble, luz visível. À direita, “visão” do JWST, infravermelho. Disponível no vídeo em; https://www.tecmundo.com.br/ciencia/149521-nasa-aposenta-spitzer-space-telescopio-orbita-ha-16-anos.htm

Figura 8 – Descompactação do JWST. Disponível em: https://www.bbc.com/mundo/noticias-59156147

Por fim, a figura 8, acima, apresenta o complexo processo de descompactação do JWST, após o seu lançamento ao espaço. Como ele é um artefato muito grande, não caberia na cápsula de nenhum foguete existente na Terra. Para superar este empecilho, os engenheiros projetistas da NASA, da ESA e da CSA optaram pelo lançamento através do foguete ARIANE 5 (um dos maiores lançadores de satélites da atualidade) e desenvolveram um complexo e engenhoso processo de compactação e descompactação do JWST, com destaque para o espelho primário e o escudo protetor dos raios infravermelhos. Este processo foi exaustivamente testado, pois não poderá haver falhas quando o JWST estiver no espaço, caminhando para a sua posição orbital de repouso no ponto L2 de Lagrange. Ao contrário do telescópio espacial Hubble, que por se encontrar em uma órbita baixa sofreu manutenções e atualizações, o JWST estará extremamente distante da Terra, inviabilizando qualquer missão de manutenção corretiva ou atualização de hardware. Após o posicionamento definitivo no cosmo, com a realização de rotinas e testes de funcionamento (com previsão de seis meses após o lançamento), o JWST irá “varrer” o espaço à procura da origem do Universo, identificar e estudar exoplanetas, ver a formação de estrelas e galáxias e obter imagens nunca captadas.

Para um aprofundamento do assunto, segue uma bibliografia com vários sites onde você poderá se inteirar mais a fundo sobre esta esplendorosa obra da engenharia, bem como acompanhar seu lançamento em no dia 22 de dezembro, através do site; https://jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/countdown.html

Referências

James Webb - https://aminoapps.com/c/astronomo/page/item/james-webb/6dYm_ddhYIWrMVMrwnVEdD146l7K8RE8q6

Hublle - https://www.ufmg.br/espacodoconhecimento/saiba-como-ver-as-imagens-do-telescopio-hubble/

Imagens ao vivo do Hublle - https://spacetelescopelive.org/

Hublle - https://pt.wikipedia.org/wiki/Telesc%C3%B3pio_espacial_Hubble

Hublle Site - https://hubblesite.org/

Os Pontos de Lagrange L1 L2 L3 L4 et L5 - http://www.astronoo.com/pt/artigos/pontos-de-lagrange.html

Resolução da câmera do Hublle - https://portaldoastronomo.org/2019/01/o-telescopio-espacial-hubble-tem-uma-impressionante-resolucao-de-ano-novo/

James Webb Space Telescope Deployment In Detail- https://www.youtube.com/watch?v=bTxLAGchWnA

JWST Site - https://www.jwst.nasa.gov/#ssdKeyFactsSection

Preparo para lançamento do JWST - https://www.bbc.com/news/science-environment-58960575

Telescópio James Webb explicado - https://www.youtube.com/watch?v=TwQentrIiw8

Diferenças entre o Hublle e James Webb - https://www.youtube.com/watch?v=Qbn_t8wukF8

Quem foi Edwin Powell Hubble - http://www.astronoo.com/pt/biografias/edwin-powell-hubble.html

Principais diferenças entre o Hubble e o James Webb- https://www.youtube.com/watch?v=Qbn_t8wukF8

Olhar Digital - https://olhardigital.com.br/2021/11/25/ciencia-e-espaco/telescopio-james-webb-lancamento-confirmad/

Montagem do James Webb, no espaço - https://www.bbc.com/mundo/noticias-59156147

Desdobramento do JWST - https://www.bbc.com/mundo/noticias-59156147

Contagem regressiva do lançamento JWST - https://jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/countdown.html

Principais características do JWST - https://jwst.nasa.gov/content/about/faqs/facts.html

Veículo de lançamento do JWST - https://jwst.nasa.gov/content/about/launch.htmlÓrbita

Órbita solar do JWST - https://jwst.nasa.gov/content/about/orbit.html

FAQs do JWST - https://jwst.nasa.gov/content/forScientists/faqScientists.html#howbig