Desde que os astrônomos começaram a usar telescópios para ter uma melhor visão dos céus, eles lutaram com um enigma básico. Além da ampliação, os telescópios também precisam resolver os pequenos detalhes de um objeto para nos ajudar a entender melhor. Isso exige a construção de espelhos coletores de luz cada vez maiores, o que requer instrumentos de maior tamanho, custo e complexidade.
No entanto, cientistas que trabalham no Centro de Vôos Espaciais da NASA Goddard estão trabalhando em uma alternativa barata. Em vez de depender de telescópios grandes e impraticáveis de grande abertura, eles propuseram um dispositivo que poderia resolver pequenos detalhes enquanto fosse uma fração do tamanho. É conhecida como peneira de fótons e está sendo desenvolvida especificamente para estudar a coroa do Sol no ultravioleta.
Basicamente, a peneira de fótons é uma variação na placa da zona de Fresnel, uma forma de óptica que consiste em conjuntos de anéis bem espaçados que alternam entre o transparente e o opaco. Ao contrário dos telescópios que focalizam a luz através da refração ou reflexão, essas placas fazem com que a luz difrate através de aberturas transparentes. Por outro lado, a luz se sobrepõe e é focada em um ponto específico - criando uma imagem que pode ser gravada.
A peneira de fótons opera com os mesmos princípios básicos, mas com um toque um pouco mais sofisticado. Em vez de aberturas finas (isto é, zonas de Fresnel), a peneira consiste em uma lente circular de silicone pontilhada com milhões de minúsculos orifícios. Embora esse dispositivo seja potencialmente útil em todos os comprimentos de onda, a equipe de Goddard está desenvolvendo especificamente a peneira de fótons para responder a uma pergunta de 50 anos sobre o Sol.
Essencialmente, eles esperam estudar a coroa do Sol para ver que mecanismo está aquecendo-o. Há algum tempo, os cientistas sabem que a coroa e outras camadas da atmosfera do Sol (a cromosfera, a região de transição e a heliosfera) são significativamente mais quentes que sua superfície. Por que isso é permanece um mistério. Mas talvez não por muito mais tempo.
Como Doug Rabin, líder da equipe de Goddard, disse em um comunicado de imprensa da NASA:
“Isso já é um sucesso ... Por mais de 50 anos, a questão central não respondida na ciência coronal solar tem sido entender como a energia transportada de baixo é capaz de aquecer a coroa. Os instrumentos atuais têm resoluções espaciais cerca de 100 vezes maiores que as características que devem ser observadas para entender esse processo. ”
Com o apoio do programa de Pesquisa e Desenvolvimento de Goddard, a equipe já fabricou três peneiras, todas com 7,62 cm de diâmetro. Cada dispositivo contém uma pastilha de silício com 16 milhões de furos, cujos tamanhos e locais foram determinados usando uma técnica de fabricação chamada fotolitografia - onde a luz é usada para transferir um padrão geométrico de uma máscara de foto para uma superfície.
No entanto, a longo prazo, eles esperam criar uma peneira que mede 1 metro (3 pés) de diâmetro. Com um instrumento desse tamanho, eles acreditam que conseguirão uma resolução angular até 100 vezes melhor no ultravioleta do que o telescópio espacial de alta resolução da NASA - o Solar Dynamics Observatory. Isso seria suficiente para começar a obter algumas respostas da coroa do Sol.
Enquanto isso, a equipe planeja começar a testar para ver se a peneira pode operar no espaço, um processo que deve levar menos de um ano. Isso incluirá se ele pode ou não sobreviver às intensas forças g de um lançamento espacial, bem como ao ambiente extremo do espaço. Outros planos incluem casar a tecnologia com uma série de CubeSats para que uma missão de vôo de formação de duas naves espaciais possa ser montada para estudar a coroa do Sol.
Além de esclarecer os mistérios do Sol, uma peneira de fótons bem-sucedida pode revolucionar a ótica como a conhecemos. Em vez de serem forçados a enviar aparelhos maciços e caros para o espaço (como o Telescópio Espacial Hubble ou o Telescópio James Webb), os astrônomos poderiam obter todas as imagens de alta resolução de que precisavam em dispositivos pequenos o suficiente para ficarem a bordo de um satélite medindo não mais que alguns metros quadrados.
Isso abriria novos locais para a pesquisa espacial, permitindo que empresas privadas e instituições de pesquisa pudessem tirar fotos detalhadas de estrelas distantes, planetas e outros objetos celestes. Também constituiria outro passo crucial para tornar a exploração espacial acessível e acessível.
