A missão EXCITE está programada para lançar um balão científico para observar as atmosferas de exoplanetas usando tecnologia infravermelha, com foco em Júpiteres quentes.
Esse NASAO projeto apoiado pela NASA visa expandir nossa compreensão de outros mundos empregando técnicas espectroscópicas avançadas e capturando perfis de temperatura detalhados em órbitas planetárias inteiras, abrindo caminho para futuras pesquisas e tecnologias espaciais.
Missão EXCITE
Cientistas e engenheiros estão prontos para voar em uma missão infravermelha chamada EXCITE (EXoplanet Climate Infrared TElescope) até a borda do espaço.
EXCITAR é projetado para estudar atmosferas ao redor de exoplanetas, ou mundos além do nosso sistema solar, durante voos de balão científico de longa duração circumpolares. Mas primeiro, ele deve completar um voo de teste durante Campanha de balonismo científico da NASA no outono de 2024 de Fort Sumner, Novo México.
“O EXCITE pode nos dar uma imagem tridimensional da atmosfera e da temperatura de um planeta coletando dados durante todo o tempo em que o planeta orbita sua estrela”, disse Peter Nagler, o principal investigador da missão. Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland. “Apenas um punhado desses tipos de medições foram feitos antes. Eles exigem um telescópio muito estável em uma posição para rastrear um planeta por vários dias de cada vez.”
Revelando Júpiteres Quentes
O EXCITE estudará Júpiteres quentes, exoplanetas gasosos gigantes que completam uma órbita uma vez a cada um ou dois dias e têm temperaturas na casa dos milhares de graus. Os mundos são bloqueados por maré, o que significa que o mesmo lado sempre fica de frente para a estrela.
O telescópio observará como o calor é distribuído pelo planeta, desde o hemisfério escaldante voltado para a estrela até o lado noturno, relativamente mais frio.
Ele também determinará como as moléculas na atmosfera de um mundo absorvem e emitem luz sobre toda a órbita, um processo chamado espectroscopia de resolução de fase. Esses dados não só podem revelar a presença de compostos — como água, metano, dióxido de carbono e outros — mas também como eles circulam globalmente enquanto o planeta orbita sua estrela.
Um salto na ciência exoplanetária
Os telescópios espaciais Hubble, James Webb e Spitzer, da NASA, coletaram algumas dessas medições entre si.
Em 2014, por exemplo, Hubble e Spitzer observaram uma exoplaneta chamado WASP-43 b. Para coletar dados sobre o dia de 22 horas do mundo, os cientistas precisavam 60 horas do horário de Hubble e 46 horas do horário de Spitzer. Estudos intensivos em recursos como este em observatórios baseados no espaço são difíceis. O tempo é um recurso limitado, e os estudos devem competir com centenas de outras solicitações por esse tempo.
Os benefícios dos observatórios baseados em balões
“Durante seu primeiro voo científico, o EXCITE pretende voar por mais de uma dúzia de dias a partir do Instalação de Balões Científicos da Columbiana Antártida”, disse Kyle Helson, um membro da equipe EXCITE e um cientista pesquisador na Universidade de Maryland, Condado de Baltimore e NASA Goddard. “E no polo, as estrelas que estudaremos não se põem, então nossas observações não serão interrompidas. Esperamos que a missão efetivamente dobre o número de espectros resolvidos em fase disponíveis para a comunidade científica.”
O EXCITE voará a cerca de 132.000 pés (40 quilômetros) por meio de um balão científico cheio de hélio. Isso o levará acima de 99,5% da atmosfera da Terra. Nessa altitude, o telescópio será capaz de observar vários comprimentos de onda infravermelhos com pouca interferência.
Colaboração e Perspectivas Futuras
“O telescópio coleta a luz infravermelha e a envia para o espectrômetro, onde ela meio que passa por uma pequena pista de obstáculos”, disse Lee Bernard, um membro da equipe EXCITE e assistente de pesquisa de pós-graduação na Arizona State University em Tempe. “Ela ricocheteia em espelhos e atravessa um prisma antes de chegar ao detector. Tudo deve ser alinhado com muita precisão — apenas alguns milímetros fora do centro e a luz não conseguirá.”
O espectrômetro repousa dentro de um recipiente chamado criostato situado atrás do telescópio. O criostato resfria o detector do espectrômetro — antes um candidato de voo do NIRSpec (Near InfraRed Spectrograph) de Webb — a cerca de 350 graus abaixo de zero Fahrenheit (menos 210 graus Celsius) para que ele possa medir pequenas mudanças de intensidade na luz infravermelha.
O conjunto inteiro de telescópio e criostato repousa em uma base em forma de barco a remo, onde pode girar ao longo de três eixos para manter a estabilidade de apontamento até 50 miliarcsegundos. É como manter um olhar fixo em uma moeda de 25 centavos dos EUA a 65 milhas de distância.
“Várias instituições diferentes contribuíram para os subsistemas do EXCITE”, disse Tim Rehm, um membro da equipe do EXCITE e assistente de pesquisa de pós-graduação na Brown University em Providence, Rhode Island. “É ótimo vê-los todos reunidos e trabalhando juntos. Estamos animados para fazer este voo de teste e estamos ansiosos por todos os voos científicos futuros que esperamos ter.”
Resumo e Perspectivas Futuras
O instrumento EXCITE foi construído principalmente pela NASA Goddard, Brown, Arizona State University e StarSpec Technologies em Ontário, com suporte adicional de colaboradores nos EUA, Canadá, Itália e Reino Unido.
Os balões científicos da NASA oferecem acesso frequente e de baixo custo ao espaço próximo para conduzir investigações científicas e maturação tecnológica em campos como astrofísica, heliofísica e pesquisa atmosférica, bem como treinamento para a próxima geração de líderes em engenharia e ciência. Para acompanhar as missões na campanha de outono de Fort Sumner de 2024, visite o CSBF (Columbia Scientific Balloon Facility) da NASA site para atualizações em tempo real da altitude de um balão e GPS localização durante o voo.
A Wallops Flight Facility da NASA na Virgínia gerencia o programa de voo de balões científicos da agência com 10 a 15 voos por ano a partir de locais de lançamento em todo o mundo. A Peraton, que opera a CSBF no Texas, fornece planejamento de missão, serviços de engenharia e operações de campo para o programa de balões científicos da NASA. A equipe da CSBF lançou mais de 1.700 balões científicos ao longo de cerca de 40 anos de operações. Os balões da NASA são fabricados pela Aerostar. O Programa de Balões Científicos da NASA é financiado pela Divisão de Astrofísica da Diretoria de Missão Científica da Sede da NASA.
