Rastreador do Telescópio Espacial James Webb

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) é o observatório espacial mais ambicioso e poderoso já construído. Projeto conjunto da NASA, da Agência Espacial Europeia (ESA) e da Agência Espacial Canadense (CSA), o telescópio foi lançado em 25 de dezembro de 2021 a bordo de um foguete Ariane 5, a partir do Centro Espacial da Guiana, em Kourou, na Guiana Francesa. Após uma viagem de um mês, o JWST chegou à sua posição de operação no sistema Sol-Terra: o ponto de Lagrange L2, a cerca de 1,5 milhão de quilômetros da Terra, quase quatro vezes mais longe que a Lua.

Por que L2?

Ao contrário do Hubble, que está a cerca de 480 km de altitude, em órbita terrestre baixa, o JWST orbita o Sol, descrevendo uma órbita de halo em torno do ponto L2. Essa posição oferece três vantagens decisivas para a astronomia no infravermelho. Primeiro, o enorme escudo solar do JWST consegue bloquear ao mesmo tempo a luz do Sol, da Terra e da Lua, com o telescópio de costas para os três, o que mantém seus instrumentos a temperaturas abaixo de 40 kelvin (−233 °C). Segundo, o ponto L2 oferece um ambiente termicamente estável, livre dos ciclos de aquecimento e resfriamento que o Hubble enfrenta a cada 90 minutos. Terceiro, em L2 a Terra não bloqueia a visão, o que permite cobrir o céu continuamente e fazer observações ininterruptas mais longas. Em contrapartida, o JWST está muito além do alcance de qualquer missão de manutenção: não há nada equivalente às visitas dos ônibus espaciais que salvaram o Hubble.

O espelho dourado

O espelho primário do JWST tem 6,5 metros de diâmetro, quase três vezes maior que o espelho de 2,4 metros do Hubble, o que lhe dá cerca de 6,25 vezes a área coletora de luz. O espelho é formado por 18 segmentos hexagonais de berílio, cada um revestido por uma camada de ouro microscopicamente fina (com apenas 100 nanômetros de espessura). O ouro é usado porque reflete a luz infravermelha com mais de 98% de eficiência. O conjunto do espelho era grande demais para caber na coifa de qualquer foguete, por isso foi projetado para viajar dobrado no lançamento e se abrir no espaço, em uma sequência de desdobramento com 344 mecanismos de ponto único de falha, e todos funcionaram perfeitamente.

Quatro instrumentos, um observatório

O JWST leva a bordo quatro instrumentos científicos, cada um projetado para um aspecto diferente da observação no infravermelho. A NIRCam (câmera de infravermelho próximo) é o principal imageador: cobre de 0,6 a 5 mícrons e produz as imagens de campo profundo que encantaram o mundo. O NIRSpec (espectrógrafo de infravermelho próximo) consegue observar até 200 alvos ao mesmo tempo graças ao seu revolucionário conjunto de micro-obturadores: 250.000 portas minúsculas que podem ser abertas ou fechadas individualmente. O MIRI (instrumento de infravermelho médio) estende as observações até 28,8 mícrons e, resfriado a apenas 6,4 kelvin por um criorrefrigerador ativo, é o componente mais frio de toda a espaçonave. O FGS/NIRISS (sensor de guiagem fina / imageador e espectrógrafo sem fenda de infravermelho próximo) garante tanto o apontamento de precisão quanto a espectroscopia especializada para observar exoplanetas em trânsito.

Rastreamento do JWST

Este rastreador calcula a posição do JWST em tempo real a partir de efemérides de alta precisão. Ao contrário dos satélites em LEO rastreados com dados TLE e propagação SGP4, a órbita do JWST no espaço profundo exige cálculos de efemérides de alta precisão baseados no modelo gravitacional completo do sistema Sol-Terra-Lua. O rastreador do Orbital Radar interpola entre pontos de efemérides de hora em hora para atualizar em tempo real, de forma suave, a distância do JWST à Terra, sua posição no céu (AR/Dec), a constelação e a distância ao centro de L2.

O JWST se comunica com a Terra pela Deep Space Network (DSN) da NASA, um sistema de três estações terrestres distribuídas a intervalos de 120° ao redor da Terra (Goldstone, na Califórnia; Madri, na Espanha; e Canberra, na Austrália), para que sempre haja pelo menos uma estação capaz de ver qualquer espaçonave no espaço profundo. O JWST transmite dados científicos a até 28 Mbps pela sua antena de banda Ka e envia cerca de 57 GB de dados por dia.

Descobertas e impacto

Em seus três primeiros anos de operação, o JWST superou todas as expectativas científicas. Ele observou a galáxia mais distante já confirmada (JADES-GS-z14-0, com desvio para o vermelho z ≈ 14,3, apenas 290 milhões de anos após o Big Bang), obteve imagens diretas de exoplanetas, detectou moléculas candidatas a bioassinatura na atmosfera de exoplanetas, revelou detalhes sem precedentes em regiões de formação estelar e transformou a compreensão da evolução das galáxias no universo primitivo. Milhares de artigos revisados por pares já citam dados do JWST, mais do que qualquer outro observatório alcançou no mesmo período. A expectativa é que o JWST continue em operação por boa parte da década de 2040, possivelmente convivendo com seus futuros sucessores.

O JWST está prestes a ganhar um vizinho: o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, da NASA, lançado em 30 de agosto de 2026, chega a L2 no início de dezembro, e as primeiras imagens científicas são esperadas para o início de 2027. Para acompanhar outros telescópios espaciais, use o Rastreador do Hubble, com a posição orbital em tempo real e as observações recentes, ou explore todos os rastreadores de satélites ao vivo do Orbital Radar. Para saber mais sobre mecânica orbital, visite o glossário espacial ou faça o curso da Academia Orbital sobre navegação no espaço profundo.