Faraday Cup: Um Dos Principais Sensores da Parker Solar Probe Passa Pelo Seu Teste Final

Se você quer chegar a 6 milhões de quilômetros (3,7 milhões de milhas) do Sol, você precisa ser capaz de suportar possivelmente o ambiente mais hostil já experimentado por uma espaçonave feita pelo homem. A Parker Solar Probe, da NASA, “tocará o Sol”, equipada com um sensor chave, conhecido como Faraday Cup, que absorverá partículas energéticas da atmosfera externa do Sol. Em preparação para o lançamento, que deve acontecer em Julho de 2018, o sensor principal passou por alguns testes intensos projetados para simular o sol.

Essa missão de US $ 1,5 bilhão da NASA deve ser lançada em 31 de Julho de 2018, e para ter sucesso, a sonda espacial precisa ser capaz de suportar a radiação extrema. O sensor conhecido como Faraday Cup é parte do instrumento Solar Alpons and Protons (SWEAP) da Parker, e em nome da preparação, um modelo do sensor foi recentemente submetido a temperaturas superiores a 1.650 graus Celsius (3.000 graus Fahrenheit). O sensor, construído com metais refratários e isoladores de cristal de safira no Laboratório Nacional de Plástico de Arco de Oak Ridge, no Tennessee, Estados Unidos, superou as expectativas.

Justin Kasper, professor associado de ciências climáticas e espaciais e engenharia da Universidade de Michigan e principal pesquisador da SWEAP, e sua equipe, criaram um dispositivo caseiro chamado Simulador de Ambiente Solar.

Essa engenhoca lavou o modelo do sensor com cerca de 10 kilowatts de luz – o que é suficiente para aquecer uma chapa de metal a 980 graus Celsius (1,800 graus Fahrenheit) em segundos -, testando com sucesso a análise do vento solar simulado.

“Observar o instrumento rastreando o sinal do feixe de íons como se fosse um plasma fluindo do Sol foi uma prévia emocionante do que veremos com a Parker Solar Probe”, diz Kasper.

A atmosfera do Sol é conhecida por trazer uma transformação do plasma para o espaço; estes são referidos como Ejeções de Massa Coronal. Essas ejeções são poderosas o suficiente para alcançar os planetas externos do nosso Sistema Solar. Como os cientistas não são capazes de prever esses eventos, as CMEs podem criar inesperadamente oscilações geomagnéticas que interferem na eletrônica do satélite, interferem no GPS e nas comunicações de rádio e, na pior das hipóteses, as redes elétricas podem ficar sobrecarregadas e causar cortes de energia.

O objetivo da Parker Solar Probe é ver o que compõe a coroa do Sol – a atmosfera exterior do Sol que consiste em quantidades copiosas de plasma – e o que está impulsionando essas expulsões de material solar. Com essa informação, os cientistas da Terra podem estar mais bem preparados para esses eventos prejudiciais, produzindo um melhor sistema de alerta antecipado.

O Faraday Cup, faz parte do conjunto de instrumentos com o objetivo de descobrir essas respostas. Para testar o modelo, os pesquisadores tiveram que inventar um novo simulador, localizado no Smithsonian Astrophysical Observatory, em Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos. Dentro desta sala, que lembra uma sala de cirurgia, havia um quarteto de projetores IMAX de modelo antigo modificados, projetados para recriar a luz do sol.

“Acontece que uma lâmpada de cinema em um projetor IMAX funciona a aproximadamente 5.720 graus Kelvin – a mesma temperatura efetiva da superfície do Sol”, diz Kasper. “E dá quase o mesmo espectro de luz que a superfície.”

Como não há atmosfera no espaço, um ambiente mais ideal para testar o ambiente ao redor do Sol teria a menor atmosfera possível. É por isso que o sensor também foi colocado dentro de uma câmara de vácuo metalizada prateada de dois metros de comprimento para teste. Na noite anterior ao teste, os pesquisadores começaram a eliminar todo o ar da câmara e, quando os testes chegaram, a câmara registrou aproximadamente um bilionésimo da atmosfera da Terra.

Com os quatro projetores IMAX apontando para o tubo de vácuo e para o Faraday Cup, havia apenas mais um aspecto do simulador faltando: a capacidade de gerar o tipo de partículas que o Faraday detectaria e analisaria. Para isso, a equipe trouxe uma arma iônica, que foi anexada à escotilha do tubo de vácuo e apontada para o Faraday Cup.

“A arma de íons pega uma pastilha de metal e aquece”, diz Anthony Case, astrofísico do Instituto Smithsonian de Astrofísica de Harvard. “Quando fica quente, íons começam a ferver este pedaço de metal. Então você conecta a bateria, acelerando os íons da arma. E podemos direcioná-los para a abertura do Faraday Cup, onde serão medidos ”.

O teste final do sensor pôde lidar com o calor e se estender além das expectativas. Este é um sinal extremamente positivo para o lançamento do Parker Solar Probe.

“Quanto ao teste de hoje, confirmou o que eu suspeitava – quando você pega uma equipe incrível de cientistas e engenheiros, dá a eles um projeto complexo, difícil e interessante e a motivação de explorar uma região do universo nunca antes vista pela humanidade, coisas extraordinárias acontecem ”, diz Kelly Korreck, aluna da UM e astrofísica do instituto, que atua como chefe de operações científicas na investigação do SWEAP da Parker, bem como das atividades da SWEAP para o Smithsonian.

Fonte:

https://www.spaceanswers.com/space-exploration/parker-solar-probe-sensor-passes-a-final-test/

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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