Mapeando os raios cósmicos

[ Traduzido daqui: http://www.esa.int/esaTQM/SEMM961OWUF_index_0.html ]

Standard Radiation Environment Monitor (SREM)
Standard Radiation Environment Monitor (SREM)

Missões recém-lançadas estendem a capa­ci­dade da ESA para o mapeamento da radi­ação no espaço

 

3 de junho de 2009

Enquanto os observatórios Herschel e Planck se dirigem para suas órbitas finais a 1,5 milhões de quilômetros da Terra, cada uma das naves leva um pequeno, porém importante, passageiro a bordo – um dispositivo do tamanho de uma caixa de sapatos, o mais recente de uma família de monitores que pegam carona nas missões da ESA para mapear as variações nas radiações em diferentes regiões do espaço.

O instrumento é conhecido como Standard Radiation Environment Monitor
(SREM) (Monitor Padrão de Radiação Ambiente) e foi projetado para detectar partículas altamente carregadas expelidas pelo Sol, as que envolvem a Terra nos cinturões de radiação, ou as que têm origem no espaço interestelar – co­nhe­cidas como “raios cósmicos”. O principal propósito do SREM é identificar os peri­gos de radiação que ameacem suas espaçonaves hospedeiras, porém tam­bém fornecem um quadro detalhado da radiação ambiente no espaço.

Herschel e Planck estão transportando seus SREMs para o distante Segundo Pon­to Lagrangiano (L2), um ponto no espaço onde as gravidades do Sol e da Terra combinadas mantém a espaçonave orbitando o Sol na mesma velocidade da Terra. Esses monitores vão se juntar a outros SREMs que já estão em funcio­namento em várias outras órbitas:

  • em órbita baixa na Terra, o mini-satélite Proba-1
  • em órbita média na Terra o satélite de teste GIOVE-B, lançado para testar o sistema de navegação do Galileu
  • no observatório de raios gama INTEGRAL cuja órbita altamente excêntrica o leva a um máximo de 153.000 km de distância da Terra
  • e a bordo da missão de encontro com cometa Rosetta, no espaço profundo além de Marte.

 

SREM units after the launch (upper: Herschel, lower: Planck)
Dados de unidades SREM após o lançamento (acima: Herschel, abaixo: Planck)

“Pela primeira vez fomos capazes de observar os mesmos eventos gerados por partículas energéticas vindas do Sol de diferentes posições no Sistema Solar ao mesmo tempo, usando basicamente o mesmo instrumento”, disse Petteri Nieminen da seção de Efeitos e Ambientes Espaciais da ESA. “Isso é uma coisa sem precedentes”.

O campo magnético da Terra a protege das radiações interplanetárias, mas essa proteção diminui com a distân­cia. O SREM na menor altitude, a bordo do Proba-1, orbita basicamente dentro dessa “magnetosfera”, embora sua tra­je­tória passe através de uma zona de incidência de par­tículas altamente energéticas conhecida como Anomalia do Atlântico Sul.

Os SREMs em órbitas mais altas passam totalmente da magnetosfera, atra­vessando as faixas de partículas radiativas aprisionadas conhecidas como Cin­turões de Van Allen, enquanto que ps SREMs a bordo da Rosetta, e agora do Herschel e do Planck colhem amostras da radiação longe da órbita terrestre no espaço interplanetário.

Os dispositivos podem ser encarados como os equivalentes em satélites aos dosímetros de radiação usados pelos astronautas em órbita. Altos níveis de radiação podem estragar os dispositivos eletrônicos de espaçonaves, assim como materiais cruciais a bordo, tais como lentes de sensores e células solares. Porém, seu efeito no corpo humano sem proteção seria ainda pior.

“A radiação será uma questão crucial quando chegarmos ao planejamento de futuras missões tripuladas de exploração da superfície lunar e de Marte”, explica Nieminen. “A exposição aos prótons e elétrons da mais alta energia detetados pelos SREM poderia causar sérios casos de envenenamento por radiação em astronautas desprotegidos”.

O projeto do SREM incorpora diodos que geram um campo elétrico mensurável quando entram em contato com partículas energéticas carregadas. Colocados atrás de entradas cônicas, esses diodos são sensíveis à direção, assim como à carga e energia das partículas incidentes.

Um lote de unidades SREM foi contruído em 2000 pela firma suíça Oerlikon Space (então conhecida como Contraves) que trabalhou em conjunto com o Ins­tituto Paul Scherrer, da Suíça, sob contrato com a ESA.

 

Herschel and Planck
Herschel e Planck

O projeto foi desenvolvido a partir de um antigo Monitor de Radiação Ambiente (Radiation Environment Monitor = REM) empregado no satélite STRV 1B do Reino Unido e na Estação Espacial Mir durante a década de 1990. O primeiro SREM foi para o espaço a bordo do satélite STRV-1c, mas seu funcionamento foi abruptamente abreviado por uma fa­lha na espaçonava. Com mais seis unidades agora no espa­ço, continuam disponíveis três outras SREMs para futuras oportunidades.

Os resultados dos SREM em operação até esta data estão servindo para reali­mentar os projetos de futuras espaçonaves. A órbita da GIOVE-B, por exemplo, a conduz através do extremamente radiativo Cinturão Exterior de Van Allen e suas descobertas auxiliaram a calcular a blindagem necessária para os satélites da série Galileo que a seguiram.

“Os modelos anteriores com que vinhamos trabalhando, se baseavam em dados da NASA dos anos 1960-70”, diz Nieminen . “Porém, com um instrumento euro­peu nós fomos capazes de realmente quantificar a radiação e, com efeito, cons­ta­tamos algumas divergências entre os velhos modelos e o que observamos por nós próprios”.

Os mais recentes SREMs vão sondar as condições de radiação prevalentes em L2, provavelmente dados valiosos para as várias novas missões nessa década previstas para essa área, inclusive a missão GAIA da ESA e o Telescópio Espacial James Webb, uma missão conjunta ESA-NASA.

Futuras missões provavelmente portarão seus próprios detectores de radiação: a seção de Ambientes e Efeitos Espaciais da ESA está planejando o desenvol­vimento da próxima geração de unidades que serão muito mais compactas do que os 2,5 kg do SREM e terão uma performance melhor.

Os atuais SREMs demonstraram ter realmente uma sensibilidade muito alta, recorda-se Nieminen: “Em 27 de dezembro de 2004, a unidade a bordo da mis­são INTEGRAL conseguiu detectar um clarão em raios-X vindo de uma estrela de nêutrons, ao mesmo tempo que o satélite hospedeiro, coisa que ele jamais foi projetado para fazer”.

 
Mais informações
 
Petteri.Nieminen @ esa.int

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