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Sonda LRO da NASA Faz Imagens de Alta Resolução da Lua Revelando Detalhes Sobre os Locais de Pouso da Missão Apollo


Normalmente a sonda Lunar Reconnaissance Orbiter, ou LRO orbita a Lua em uma trajetória aproximadamente circular, polar e a uma altitude de 50 km da superfície do nosso satélite. A órbita é quase circular enquanto que a altitude da LRO pode variar entre as alturas mais baixas (periastro) de 35 km e as alturas maiores (apoastro) de 65 km de altura, essa variação pode ocorrer dentro de um período de 28 dias. Se a sonda não for manobrada as vezes, o campo de gravidade da Lua irá perturbar a órbita da LRO fazendo com que o periastro fique cada vez mais baixo, eventualmente fazendo com que a sonda LRO se choque com a Lua, o que levaria aproximadamente uns setenta dias para acontecer. Contudo, a sonda LRO possui foguetes que permitem que manobras de ajuste de órbita sejam realizados a cada vinte e oito dias para manter a sonda a uma distância de 50 mais ou menos 15 km acima da superfície da Lua. Desde que foi lançada em 18 de Junho de 2009, a LRO já realizou vinte e cinco pares de manobras para mantê-la em órbita segura.

Para alguns instrumentos que viajam a bordo da sonda LRO existem determinadas vantagens de se voar a baixas altitudes. No dia 10 de Agosto de 2011, um par manobras de manutenção de órbita foi realizado no lugar das manobras tradicionais. Nesse momento a sonda LRO foi colocada em uma órbita muito baixa para os seus padrões, aproximadamente 21 km acima da superfície média da Lua. Os dados reais computados durante a manobra mostraram que a menor altitude foi na verdade de 22 km, ou seja, a sonda LRO sobrevoou a Lua a uma distância apenas igual ao dobro da distância que aviões comerciais sobrevoam a Terra.

A altitude média para o periastro baixo no período ainda é de 50 km, enquanto a sonda está numa missão nominal normal, mas essa altura pode variar por 29 km. Quando o periastro é muito baixo o apoastro consequentemente é bem alto, ou seja, mais distante de Lua. A equipe da sonda LRO que cuida dessas manobras, a LRO FLight Dynamics Team, planeja cuidadosamente essas manobras para quando a sonda estiver o mais baixo na órbita ela possa passar por pontos interessantes na Lua. Alguns desse pontos “turísiticos” sem dúvida alguma são os locais de pouso das missões Apollo. Quando todos esses fatores são coincidentes a sonda LRO é capaz de fazer belas imagens em alta resolução desses locais. No dia 6 de Setembro de 2011, ou seja, hoje a sonda LRO realiza mais um conjunto de manobras para fazer com que a sonda retorne para a sua órbita nominal de 50 mais ou menos 15 km.

Para a LROC, o principal objetivo da baixa órbita foi obter cobertura do tipo WAC dos materiais de mares do lado visível da Lua com uma escala de 50 metros por pixel. Nas altitudes mais baixas, a câmera WAC da sonda LRO o tamanho do pixel é reduzido para menos de 40 metros desde os habituais 75 metros.

A câmera NAC da sonda LRO também obtém imagens com resolução duas vezes maior desde as observações feitas no periastro mais baixo? A resposta é sim por um lado. Como no caso da câmera WAC, o tamanho do pixel da câmera NAC  é duas vezes menor na superfície. Contudo, a sonda está se movendo acima da superfície da Lua a uma velocidade de 1640 m/s. O tempo de exposição mais rápido que existe na câmera NAC da sonda LRO é de 338 microssegundos, ou seja, 1.3 de um milésimo de segundo. Nesse intervalo de tempo a sonda se moveu 50 cm. Assim sendo, de uma altura de 25 km, um pixel da câmera NAC tem 25 cm de diâmetro no terreno da Lua, mas é elevado para 50 cm. Como você olha uma imagem com pixels retangulares? Você simplesmente reamostra a imagem para pixels quadrados. Mas em qual resolução, 25 cm ou 50 cm? Ou será que algo entre 25 cm e 50 cm? Isso irá depender do que você deseja ver como resultado final da imagem. Um super amostragem da imagem para 25 cm significa que os pixels serão replicados. Por outro lado uma sub amostragem para 50 cm resulta numa média de dois pixels para virarem um no final. A imagem de 25 cm será mais nítida na direção perpendicular do que na direção longitudinal, contudo o efeito geral na qualidade da imagem é pouco notado, a imagem será perfeita. A imagem de 50 cm terá uma excelente nitidez geral, contudo em certos casos, a habilidade para discriminar detalhes mais finos pode ser diminuída.

O que se vê numa imagem da Lua feita pela sonda LRO, não é só uma questão de tamanho do pixel que é projetado na superfície. O ângulo do Sol, a direção são também fatores importantes, bem como o nível de exposição. Quando o Sol está alto no horizonte as diferenças no brilho da superfície são realçadas, e quando o Sol está baixo a rugosidade e as imperfeições da superfície se tornam mais claras. Feições lineares são realçadas quando elas se localizam perpendicular à direção do Sol, e tendem a desaparecer quando localizadas paralelas. Quando imagem tem uma super ou uma sub exposição, tanto o contraste como o detalhe sofrem as consequências. Por exemplo, na imagem abaixo, a imagem a, tem um ângulo de incidência de 55?, com um ângulo de visada de 22?, um comprimento de 43 km, largura 100 metros, o norte está para cima e a imagem foi amostrada em 50 cm; já a imagem b, o ângulo de incidência é de 22?, o ângulo de visada de 18?, o comprimento de 51 km, 100 metros de largura, o norte está para cima, e a imagem foi amostrada em 50 cm; a imagem c, tem um ângulo de incidência de 45?, um ângulo de visada de 25?, um comprimento de 25 km, 103 metros de largura, o norte para cima e a imagem foi amostrada em 25 cm.

A sonda LRO também obteve imagens de baixa altitude dos locais de pouso da Apollo 12 e da Apollo 14.

O que essas imagens de alta resolução nos trazem de informações novas? Entre outros alvos, nós podemos examinar três locais de pouso da missão Apollo com a mais alta resolução possível e determinar melhor detalhes da localização dos instrumentos na superfície da Lua, e com mais precisão determinar o local das amostragens de rocha feitas na Lua. Adicionalmente a isso, nós podemos distinguir melhor os detritos que dispersados através da área durante a decolagem do estágio superior do módulo lunar. O grande retorno, lógico está no fato de que novos locais da Lua podem ser agora estudados com um nível de detalhe muito maior. Existem amis de 1500 pares de imagens NAC adquiridas com a sonda LRO a uma altura orbital menor que 25 km.

As imagens aqui mostram o local de pouso da Apollo 17, pode-se ver essas imagens detalhadamente e também observar no vídeo abaixo. Pode-se notar que o módulo lunar é visto na posição de seis horas, além de outros detalhes que só as imagens de alta resolução da LRO permitem ver.

Fonte:

http://lroc.sese.asu.edu/news/?archives/454-Skimming-the-Moon.html


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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