Missão Euclid preparada para fazer o “download” do universo

A missão Euclid da ESA prepara-se para começar a captar luz que começou a viajar há 10 mil milhões de anos. São 100 GB de informação por dia a serem transmitidos para a Terra, durante os próximos seis anos.

juergenmai.com

A missão Euclid da ESA partiu para o espaço no primeiro dia de julho. O objetivo do telescópio é chegar ao ponto de observação para ajudar os cientistas a estudar a matéria e energia escura. Em breve, os instrumentos do Euclid vão começar a captar luz que tem vindo a percorrer o espaço há 10 mil milhões de anos.

A tecnologia do Euclid, que tem participação portuguesa e engenharia criada em Portugal, vai transmitir um volume de dados sem precedentes para a Terra: 100 GB de informação diária ao longo de seis anos. “Esta a tomar muito tempo, esforços e criatividade, mas a base terrestre está pronta para fazer o download do universo”, disse a agência espacial.

Veja na galeria fotos da base terrestre do Euclid:

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A ESA explicou que para uma missão ser bem-sucedida, não basta enviar uma nave ao espaço, mas sim ter uma infraestrutura de apoio na Terra, capaz de monitorizar e controlar tanto a nave, como a gestão dos seus dados, através de uma rede de telecomunicações. E salienta que a escala e complexidade da missão Euclid vai obrigar a grandes exigências na base de operações terrestre da ESA.

O objetivo do Euclid é criar o maior e mais detalhado mapa 3D do universo. Para tal, o telescópio tem instrumentos capazes de recolher imagens ultra-precisas para identificar as distorções mais ténues na forma de galáxias muito distantes. “O valor dessas imagens depende da sua incrível precisão e detalhe”, explica a ESA, salientando que o tamanho de um ficheiro de imagem chega a pesar gigabytes.

E por isso, o grande desafio da base terrestre é preparar-se para receber um volume de dados de 100 GB diários, dentro de uma janela limitada de apenas 4 horas. Em comparação, trata-se do dobro do volume de dados diários que os telescópios espaciais, como o James Webb ou Gaia transmitem da mesma órbita em Lagrange point 2, sensivelmente a 1,5 milhões de quilómetros da Terra. Para conseguir esse feito, a base terrestre de apoio ao Euclid precisou ser otimizada para se tornar eficiente para receber esse fluxo de dados do satélite.

Veja na galeria imagens do lançamento do Euclid:

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Explicando ao detalhe a tecnologia, a ESA diz que o primeiro passo foi tornar sustentável o fluxo de download dos dados, até 75 megabits por segundo entre o Euclid e as estações terrestres Estrack, para que possa receber os dados confortavelmente durante as quatro horas previstas.

Evitou-se ainda problemas de congestionamento, como por exemplo, o Euclid transmitir dados da mesma forma que a missão Gaia igualmente da ESA. Duas das antenas de 35 metros da ESA foram melhoradas, utilizando a frequência mais elevada K-band de 26 GHz, que garante maior taxa de dados. Na terra, a agência espacial europeia também atualizou as suas linhas de comunicação entre o centro de controlo na Alemanha e as estações localizadas na Espanha e Argentina. “E isso é apenas o início da lista”, salientou o coordenador das estações para o Euclid, Åge-Raymond Riise.

É também necessário manter os amplificadores de sinal arrefecidos. Para tal, a ESA diz que utilizou sistemas de refrigeração criogénica para arrefecer em apenas 10 graus abaixo da mais baixa temperatura possível no universo. Esta ação garante um aumento de cerca de 40% na quantidade de dados que podem ser descarregados do telescópio espacial para a base terrestre.

Os sistemas de refrigeração criogénica utilizados para arrefecer os amplificadores de sinal em apenas 10 graus abaixo da mais baixa temperatura possível no universo.

A agência criou ainda novos protocolos de transferência de ficheiros, introduziu uma nova geração de modems nas estações terrestres, assim como espelhos rotativos que foram criados para rotear o sinal do Euclid ao equipamento. Foi ainda criada engenharia para garantir que não se perdesse sinal em ligações menos estáveis devido à influência da água na atmosfera. Todas estas tecnologias visam não apenas beneficiar o Euclid, como qualquer outra missão da ESA que requeira altas frequências.

Os dados úteis são extraídos de “pacotes” que funcionam como uma espécie de envelope com instruções. Os dados descodificados e descomprimidos são apenas metade daquilo que o Euclides envia para a Terra. Estes são depois enviados para o controlo da missão no Centro de Operações Espaciais Europeu da ESA em Darmstadt, na Alemanha, através de uma ligação privada e segura. Foi também criado um software que verifica se falta alguma parte dos dados transmitidos. Caso se verifique, o sistema envia instruções a requisitar que os mesmos sejam retransmitidos para a Terra. “Esta solução automatizada evita perda de dados e permite que qualquer retransmissão necessária seja feita automaticamente”, disse a ESA.

Por fim, os controladores de voo do Euclid têm uma interface gráfica mais intuitiva, com menos complexidade para reduzir o potencial erro humano e respetivo tempo de treino necessário para o utilizar. “Até permite aos operadores arrastarem e largarem os ficheiros para fazerem upload ou download no Euclid no espaço”. Os cientistas também não estão condicionados a um formato de dados, estes podem ter os seus instrumentos para criar qualquer tipo de ficheiro que funcione melhor nas suas operações.

Os cientistas podem fazer "drag and drop" de ficheiros com o Euclid.

Com todo este briefing da tecnologia de comunicação da base terrestre, a ESA afirma que está pronta para fazer o “download do universo” através do Euclid. De recordar que o telescópio vai observar durante seis anos mais de um terço do céu, numa área quase 100 vezes superior à observada pelo Telescópio Espacial Hubble em quase três décadas. O projeto terá imagens de milhares de milhões de galáxias, o que ajudará a conhecer, por exemplo, a que velocidade o espaço se expandia em diferentes épocas da história do Universo, ou como é que as galáxias aglomeraram.

A comunidade científica portuguesa contribuiu com o planeamento completo de todas as cerca de 50.000 observações previstas para os seis anos da missão. O IA | Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e a Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa têm tido um papel central no grupo de rastreios da missão, tendo produzido o software que gera o cronograma das orientações do telescópio no espaço e os tempos de observação para o calendário da missão.

Após o lançamento do telescópio, este plano de observações passará a ser gerado e atualizado pela equipa de apoio às operações do rastreio (Survey Operations Support Team – SOST), liderada pelo IA e pela Faculdade de Ciências da UL. A SOST entregará regularmente à agência espacial europeia estes planos de observação, que serão usados pelo centro de operações de voo para comandar o telescópio espacial.