Telescópio Espacial James Webb: lançamento, implantação e primeiras imagens

Contexto

O Telescópio Espacial James Webb é um observatório infravermelho fruto de uma parceria entre a NASA, a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência Espacial Canadense (CSA). A NASA descreve como propósito buscar a luz das primeiras galáxias do universo primitivo, além de explorar o Sistema Solar e planetas que orbitam outras estrelas.

Ao contrário do Hubble, que gira em torno da Terra, o Webb foi projetado para operar longe dela, em torno do segundo ponto de Lagrange do sistema Sol-Terra, o L2, a cerca de 1,5 milhão de quilômetros. Ali, um grande protetor solar bloqueia ao mesmo tempo a luz do Sol, da Terra e da Lua, condição necessária para que os instrumentos infravermelhos permaneçam muito frios e detectem sinais fracos.

O lançamento

O lançamento estava previsto para 24 de dezembro de 2021, mas condições meteorológicas adversas no Porto Espacial Europeu, na Guiana Francesa, levaram ao adiamento. Em 21 de dezembro, a ESA informou que a revisão de prontidão fora concluída e que a nova data-alvo era 25 de dezembro, com janela entre 12h20 e 12h52 GMT, o que corresponde a 13h20 e 13h52 no horário da Europa Central. O foguete era um Ariane 5, no voo VA256, e a ESA foi responsável por fornecer o serviço de lançamento.

O Webb decolou em 25 de dezembro às 7h20 no horário do Leste dos EUA, ou 12h20 GMT, de Kourou. Segundo a NASA, os propulsores sólidos foram descartados 2 minutos e 14 segundos após a decolagem, e a coifa que protegia o telescópio caiu aos 3 minutos e 19 segundos. O motor criogênico HM7B do estágio superior funcionou por cerca de 16 minutos.

A separação ocorreu cerca de 27 minutos depois da decolagem, a aproximadamente 870 milhas de altitude. O telescópio tinha massa de lançamento de cerca de 6.200 quilos. Minutos depois da separação, o painel solar se abriu e a NASA confirmou que a nave tinha energia. Uma correção de trajetória foi feita cerca de 12,5 horas após o lançamento.

A implantação em órbita

O Webb precisava desdobrar suas estruturas sozinho no caminho para o L2. A NASA fala em mais de 50 grandes implantações, 178 mecanismos de liberação e mais de 300 possíveis pontos únicos de falha. O processo levou cerca de duas semanas: no primeiro dia, além do painel solar, foi aberta a antena de alto ganho.

O protetor solar começou a ser desdobrado em 28 de dezembro de 2021 e ficou totalmente esticado em 4 de janeiro de 2022, ao longo de oito dias. Ele tem cinco camadas de plástico, cada uma, segundo a NASA, com espessura semelhante à de um fio de cabelo e revestida de metal refletor. Quando aberto, mede cerca de 21 metros por 14 metros, o tamanho aproximado de uma quadra de tênis. Sua proteção equivale a um fator de proteção solar de 1 milhão, e ele mantém os instrumentos a cerca de 40 kelvin.

Na segunda semana, o espelho secundário foi posicionado e as duas alas do espelho primário foram giradas e travadas. A primeira ala foi aberta em 7 de janeiro e a segunda, em 8 de janeiro, com a trava concluída às 13h17 EST. Com isso, o telescópio adotou a configuração operacional e o espelho de 6,5 metros ficou completo, formado por 18 segmentos hexagonais que ainda precisariam ser alinhados.

A chegada ao ponto L2

O Webb não fica exatamente no ponto L2, e sim em uma órbita em halo ao redor dele. Para entrar nessa trajetória, a nave fez uma última correção de curso por volta de um mês depois do lançamento. Segundo a NASA, o telescópio chegou ao L2 em 24 de janeiro de 2022.

Nessa órbita, o observatório fica em uma posição gravitacionalmente estável a cerca de 1,5 milhão de quilômetros da Terra, muito além da órbita da Lua. Para chegar até lá, todas as implantações precisaram funcionar em sequência, o que explica o destaque dado pela NASA ao número de mecanismos e de pontos únicos de falha.

Comissionamento e primeiras imagens

Depois das implantações começou o período de comissionamento, de cerca de seis meses. Nele, atuadores flexionaram os segmentos do espelho para alinhá-los, e os quatro instrumentos científicos foram calibrados: a câmera de infravermelho próximo NIRCam, o espectrógrafo NIRSpec, o instrumento de infravermelho médio MIRI e o conjunto FGS/NIRISS, que reúne o sensor de orientação fina e um gerador de imagens com espectrógrafo.

As primeiras imagens e dados espectroscópicos foram divulgados em 12 de julho de 2022. Um dia antes, em 11 de julho, o presidente dos Estados Unidos, Joe Biden, apresentou em evento na Casa Branca a primeira imagem, do aglomerado de galáxias SMACS 0723. A NASA descreve o registro como a imagem mais profunda e nítida do universo distante em infravermelho até então. A composição exigiu 12,5 horas de observação com a NIRCam, e a lente gravitacional do aglomerado ampliou galáxias ainda mais distantes.

Segundo a agência, a luz de uma das galáxias registradas levou 13,1 bilhões de anos para chegar ao telescópio. A NASA compara a área coberta ao tamanho de um grão de areia segurado à distância do braço.

Participantes e legado

O Webb é fruto de cooperação internacional. A NASA lidera o projeto, a ESA forneceu o serviço de lançamento com o Ariane 5, e a CSA integra a parceria. Em uma declaração feita no lançamento, o administrador da NASA, Bill Nelson, disse, em tradução livre, que a promessa do Webb não está no que já se sabe que será descoberto, mas no que ainda não se entende ou não se consegue imaginar sobre o universo.

O telescópio superou, em profundidade, campos ultraprofundos do Hubble que exigiram semanas de exposição, segundo a NASA. A missão foi concebida, segundo a agência, para observar todas as fases da história cósmica, da luz mais antiga às galáxias, estrelas e ao Sistema Solar.

Limites e diferenças entre fontes

Este texto se concentra na fase de lançamento, implantação e primeiras imagens. Resultados científicos posteriores não foram verificados para esta página e, por isso, não são descritos.

As fontes usam unidades e fusos diferentes: a NASA informa horários no fuso do Leste dos EUA, a ESA usa GMT e horário da Europa Central, e distâncias aparecem em milhas ou quilômetros. Também há variações de contagem, como a menção da NASA a 178 mecanismos de liberação no total, dos quais 139 foram usados apenas no protetor solar. Para aprofundar, a página de implantação do Webb no site da NASA traz o cronograma completo.