ESA lança satélite para estudar exoplanetas e que leva tecnologia portuguesa a bordo

Deveria ser lançado hoje o Cheops, o novo satélite da Agência Espacial Europeia que pretende medir os planetas fora do sistema solar. A missão parte de Kourou, na Guiana Francesa e estava prevista para perto das 9 horas, mas foi adiada.

Representação gráfica do satélite em órbita

A transmissão deveria começar às 8h30 de Lisboa, com o satélite a ser  lançado às 8h54, mas a missão foi adiada, inicialmente sem hora prevista para retomar. Fontes do controle de missão, citadas pela ESA, referiram um sinal vermelho durante os procedimentos de controle, que levou ao adiamento da missão, e só ao fim da tarde chegou a confirmação de que o lançamento será retomado amanhã, dia 18 de dezembro.

O lançamento deverá ser acompanhado em direto a partir da ESA Web TV durante 5 horas, permitindo seguir o lançamento a partir de Kourou, na Guiana Francesa que será explicado por  vários cientistas envolvidos no projeto. A transmissão acompanhará as várias fases do lançamento, com a separação do satélite Cheops do foguetão Soyuz-Fregat que leva a bordo mais quatro passageiros.

O satélite Cheops (CHaracterising ExOPlanet Satellite) vai estudar os planetas fora do nosso sistema solar e leva a bordo tecnologia portuguesa, de três empresas e de um centro de desenvolvimento, que estiveram envolvidas no consórcio de desenvolvimento da ESA, liderado pela Universidade de Berna, num projeto desenvolvido em parceria com a Suiça.

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O Cheops é a primeira de uma série de três missões, que incluem ainda a Plato e a Ariel, planeadas para a próxima década, com o objetivo de abordar diferentes aspectos da investigação científica dos planetas mais longínquos.

O satélite de 280 Kg tem o seu corpo principal com a forma de um cubo com arestas de 1,5 metros e será colocado em órbita, a cerca de 700 quilómetros de altitude, por um foguetão Soyuz-Fregat.

A órbita escolhida permite, segundo a ESA, que a retaguarda do satélite esteja permanentemente direcionada para o Sol, mantendo a luz solar no mínimo, enquanto um telescópio está a observar alvos noturnos na direção oposta.

Missão com tecnologia portuguesa a bordo

A primeira missão da ESA dedicada ao estudo de exoplanetas estava prevista desde 2017 mas foi sucessivamente adiada. Agora estava marcada para as 08h54 de hoje, hora de Lisboa, mas foi novamente adiada, ainda sem data para ser retomada.

O satélite foi construído a partir de uma parceria entre a ESA e a Suíça, através de um consórcio liderado pela Universidade de Berna, e tem “contribuições importantes” de mais 10 outros Estados-membros da agência europeia, entre os quais três empresas e um centro de investigação portugueses.

Segundo um comunicado da agência espacial portuguesa Portugal Space, o Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e a Deimos Engenharia “lideram” a componente científica do Cheops.

As empresas portuguesas  FreziteHP e LusoSpace estiveram também envolvidas, sendo que a primeira desenhou e produziu as proteções que vão garantir que os equipamentos suportam a amplitude térmica extrema do espaço.

Descobrir mais sobre exoplanetas

“A missão Cheops vai medir o tamanho de exoplanetas [planetas fora do sistema solar] com uma grande precisão, descobrir se os exoplanetas têm luas, se têm anéis, e também abrir uma porta para o desconhecido”, explica Nuno Santos, investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e da Universidade do Porto, em comunicado.

O telescópio foi desenhado para operar durante cerca de três anos, analisando a dimensão, atmosfera e outras variáveis de 300 dos 4.000 exoplanetas já identificados até agora, aqueles com uma massa entre a da Terra e a de Neptuno.

Quando o Cheops atingir os 700 km de altitude, sem a interferência da atmosfera, usará o seu telescópio para medir as muito pequenas variações de luz provenientes destes planetas que giram em torno de outras estrelas. Para conseguir isso, o telescópio é capaz de medir alterações de brilho na ordem dos 0,0001%.

Momentos chave de uma missão

O Cheops não vai sozinho a bordo do foguetão Soyuz-Fregat., sendo acompanhadopor um satélite italiano, o Cosmo-SkyMed, que na verdade é o passageiro principal, e três satélites CubeSats, incluindo o OPS-SAT da ESA. Todos vão "montados" em cima do foguetão com três andares que parte do porto espacial de Kourou, na América do Sul, com hora marcada para as 8h54, hora de Lisboa.

A separação dos vários módulos é faseada, e o plano inicial mostrava que o Cosmo-SkyMed se separava do foguetão às 9h17, sendo que o Cheops só se separaria às 11h19. Para as 13h05 estava prevista a separação do OPS-SAT e às 13h11 todos os restantes CubeSats deveriam estar separados do foguetão, e em órbita. Os horários deverão ser atualizados quando a missão receber luz verde, mas a sequência será a mesma

Cheops timeline de lançamento

Do Porto para Madrid e depois para Kourou

Construir um satélite é um trabalho de precisão, mas há muitas "mãos" envolvidas, e várias peças a desenvolver a montar antes de atingir o resultado final. Algumas delas foram produzidas no Porto, na Frezite High Performance, que desenvolveu as proteções térmicas usadas no telescópio ótico do Cheops .

“É como se fosse um trabalho de alfaiate. Tiramos as medidas, fazemos os padrões e com base nestes produzimos a ‘roupa’, depois fazemos uma prova para ver se está tudo bem. Se estiver tudo certo, avançamos com a instalação.”, explica Miguel Santos, que liderou uma equipa de seis pessoas da empresa portuguesa Frezite High Performance.

A empresa, que trabalha desde 2007 em missões da ESA, desenhou e produziu as proteções conhecidas como isolamento multicamadas (MLI, na sigla inglesa), que permitem que a estrutura do telescópio, o radiador e a mesa ótica possam suportar a amplitude térmica extrema do espaço,
que varia entre as elevadas temperaturas provenientes do Sol ou o zero absoluto (cerca de -270º) no lado oposto ao Sol.

Do Porto esta "roupagem" seguiu para Madrid, para o centro da Airbus Space and Defense, onde o Cheops foi "montado" antes de seguir "encapsulado" para a América do Sul.

Este é um dos momentos da montagem do satélite.

Controle de missão com tecnologia da Deimos Engenharia

Uma vez lançado ao espaço, o Cheops estará disponível para observar a lista de exoplanetas definidos pela equipa científica da missão, composta por investigadores associados ao consórcio e que terão acesso a 80% do tempo de observação do satélite, que tem prevista uma missão de três anos. Calcula-se que venham a existir entre três e cinco mil pedidos, que podem ir desde observar uma estrela numa determinada hora e data ou a monitorização de uma estrela durante semanas, por exemplo.

É esta a área de intervenção do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e a Deimos Engenharia, que desenvolveram "dois dos componentes mais importantes do centro científico do Cheops, sendo o principal o sistema de planeamento, que vai recolher todos os pedidos de observação da comunidade científica ao longo da vida útil do satélite”, explica Nuno Ávila, diretor-geral da Deimos Engenharia.

O sistema permite “organizar de forma ótima” todos os pedidos “para que o telescópio consiga assegurar o maior número possível de observações ao longo da sua vida útil”.

O papel do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço nesta área foi muito relevante. Quando foram chamados pelo consórcio que desenvolveu o Cheops para participar nesta nova missão, decidiram envolver a Deimos Engenharia, por ser uma referência nesta área. “Em conjunto conseguimos o financiamento necessário para participar na missão com um papel de liderança.”, explica Nuno Santos,

O investigador, que representa Portugal no Board da missão do Cheops, lembra que “já se conhecem cerca de 4.000 planetas a orbitar outras estrelas, já sabemos que o sistema solar não é único no universo, mas há muitas perguntas em aberto”.

Há anos que Nuno tem como tema de estudo os exoplanetas, trabalhando para que a humanidade seja capaz “de detetar planetas parecidos com a Terra a orbitar outras estrelas parecidas com o Sol, estudar em detalhe a sua composição, a sua atmosfera, e um dia, eventualmente, descobrir outro planeta que tenha sinais de presença de
vida”.

Nuno Santos diz que o IA entrou na missão do Cheops “pelo networking científico” alcançado pelo envolvimento na criação do espetrógrafo Espresso, instrumento instalado em 2017 no megatelescópio VLT e conhecido como o “caçador de planetas da próxima geração” –, que permite medir a massa dos astros.

Além do sistema de planeamento o IA e a Deimos desenvolveram o arquivo e o sistema de disseminação de dados e de catalogação de todas as informações que foram recolhidas das várias estrelas para que possam estar disponíveis para a comunidade científica atual e futura. Foram ainda responsáveis por parte significativa do sistema de redução e análise de dados.

Nuno Ávila e Nuno Santos reforçam a ideia que o sistema desenvolvido teve por base “conhecimento que já tinha sido desenvolvido por múltiplas missões científicas da ESA e dos satélites Deimos-1 e Deimos-2”, o que a própria Agência explica com o facto de se tratar de uma missão de classe S (Small), com um orçamento inferior ao habitual e com prazos mais curtos. Isto obriga à utilização de tecnologias que foram testadas anteriormente no espaço.

A equipa científica do Cheops conta ainda com a presença dos investigadores Susana Barros, Sérgio Sousa e Olivier Demangeon, também eles investigadores do Instituto de Astrofísica, que atualmente conta com uma equipa de mais de 20 investigadores e estudantes de doutoramento a trabalhar em exoplanetas.