Como parte do Programa Artemis, a NASA pretende estabelecer toda a infraestrutura necessária para criar um “programa sustentado de exploração e desenvolvimento lunar”. Isto inclui o Portal Lunar, um habitat em órbita que permitirá viagens regulares de e para a superfície, e o Acampamento Base de Ártemis, o que permitirá que os astronautas permaneçam lá por até dois meses. Várias agências espaciais também estão a planear a criação de instalações que tirarão partido da “natureza silenciosa” do ambiente lunar, que inclui telescópios de alta resolução.
Como parte deste ano Conceitos avançados inovadores da NASA (NIAC), uma equipe do Goddard Space Flight Center da NASA propôs um projeto para um interferômetro de imagem óptica de linha de base longa (LBI) lunar para imagens em comprimentos de onda visíveis e ultravioleta. Conhecido como Stellar Imager habilitado para Artemis (AeSI), este conjunto proposto de múltiplos telescópios foi selecionado para o desenvolvimento da Fase I. Com um pouco de sorte, o conjunto AeSI poderá estar a operar no outro lado da Lua, captando imagens detalhadas de superfícies estelares e dos seus ambientes.
A proposta foi feita por Kenneth Carpinteiro e seus colegas do Goddard Space Flight Center (GSFC) da NASA. Carpenter é Cientista do Projeto de Operações do Hubble no GSFC e Cientista do Sistema Terrestre do Telescópio Espacial Romano Nancy Grace (RST). Como observam na sua proposta, o regresso da NASA à Lua oferece várias oportunidades significativas para pesquisas científicas de impacto. Não menos importante é o potencial para a criação de observatórios que aproveitem o ambiente “rádio silencioso” e os longos períodos de escuridão no outro lado da Lua.
Devido à natureza de sua órbita travada pelas marés, onde um lado da Lua está sempre voltado para a Terra, o ciclo dia/noite da Lua dura 14 dias. Isto significa que um “dia lunar” consiste em duas semanas de luz solar contínua, enquanto uma noite lunar consiste em duas semanas de escuridão contínua. Ao mesmo tempo, o ambiente sem ar da Lua significa que quaisquer observações feitas por telescópios ópticos não estarão sujeitas a interferências atmosféricas. Isto torna o lado oculto da Lua um ambiente imaculado para a realização de imagens interferométricas de alta resolução, um método onde vários telescópios recolhem luz para procurar padrões de interferência.
Os astrónomos extraem dados destes padrões para criar uma imagem detalhada de objetos celestes que são difíceis de resolver com telescópios convencionais. Essa mesma técnica permitiu Telescópio Horizonte de Eventos (EHT), uma rede global de radiotelescópios, para adquirir a primeira imagem de um buraco negro já obtida. Segundo a equipe, um conjunto de interferometria lunar tem imenso potencial científico e poderia ser construído de forma incremental para limitar os custos de construção:
“Isto pode resolver as superfícies das estrelas, sondar os discos de acreção internos que rodeiam estrelas nascentes e buracos negros, e iniciar a jornada técnica para resolver características da superfície e padrões climáticos nos exoplanetas mais próximos. Uma instalação totalmente desenvolvida será grande e cara, mas não precisa começar assim. As tecnologias podem ser desenvolvidas e testadas com 2 ou 3 pequenos telescópios em linhas de base curtas. Uma vez desenvolvida a tecnologia, as linhas de base podem ser alongadas, telescópios maiores podem ser inseridos e o número de telescópios pode ser aumentado. Cada uma dessas atualizações pode ser realizada com interrupção mínima para o restante do sistema.”
Apesar destas vantagens, a equipa observa como estudos anteriores sobre interferómetros no espaço se concentraram em projetos para matrizes de voo livre. Isto deveu-se em grande parte aos Estudos de Missões de Visão da NASA de 2003-2005, que examinaram as compensações entre os conceitos espaciais de voo livre e os interferómetros de quilómetros construídos na superfície lunar. O estudo concluiu que era melhor procurar voos livres baseados no espaço, dada a ausência de infraestrutura humana pré-existente na superfície lunar que pudesse fornecer energia e manutenção regular.
No entanto, com o Programa Artemis, Carpenter e a sua equipa argumentam que esta situação está a mudar. Com a conclusão dos habitats de superfície, transporte, perfuração e instalações de energia planeadas para os próximos anos, agora é um bom momento para investigar a possibilidade de construir interferómetros na superfície lunar. “Nosso estudo de um interferômetro baseado na superfície lunar será um grande passo em direção a matrizes maiores tanto na Lua quanto no vôo livre no espaço, em uma ampla variedade de comprimentos de onda e tópicos científicos”, escrevem eles. “Isso determinará, dado o estado atual e previsto de nossa tecnologia espacial e planos de exploração humana, se é melhor buscar projetos para a superfície lunar ou para o espaço profundo.”
Eles ainda prevêem que um interferômetro lunar levará a avanços na astrofísica, como o estudo da atividade magnética estelar, dos núcleos de galáxias ativas e da dinâmica dos fenômenos cosmológicos em muitas escalas. O projeto e a construção de tal instalação abordarão questões importantes de engenharia, como a melhor maneira de incorporar linhas ópticas de comprimento variável, as melhores configurações para os telescópios e o tamanho ideal do espelho para atender aos objetivos técnicos e científicos. Eles também esperam criar um plano para manter e expandir as instalações ao longo do tempo, usando uma combinação de suporte humano e robótico.
Além disso, os benefícios previstos incluem avanços técnicos que permitirão um interferômetro óptico-UV e missões espaciais capazes de gerar imagens de buracos negros (semelhantes ao EHT), procurar bioassinaturas e obter imagens diretas de exoplanetas rochosos em torno de outras estrelas. Carpenter e os seus colegas também prevêem que a criação de uma grande instalação na Lua, em conjunto com os objectivos de exploração humana do Programa Artemis, irá gerar um enorme interesse e envolvimento público:
“Finalmente, este esforço fará com que as pessoas voltem a sonhar – e a lembrar que podemos fazer grandes coisas, mesmo em tempos difíceis. Nosso estudo ajudará a manter o foco na grandeza do Universo e no que os humanos podem fazer se trabalharem duro juntos. Nosso projeto irá entusiasmar gerações de futuros trabalhadores de Ciência, Tecnologia, Engenharia, Arte e Matemática (STEAM), que serão inspirados por esta visão ousada.”
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