A NASA inventou uma nova e incrível técnica de navegação espacial

A NASA inventou um novo tipo de sistema de navegação autónomo que poderia levar uma nave espacial feita por humanos a conquistar o Sistema Solar (e a chegar ainda mais longe), ao usar pulsares com estrelas-guia.

Chama-se Explorador de Estação para Tecnologia de Sincronização e Navegação de Raios-X, ou SEXTANT, (nomeado de acordo com um instrumento de navegação náutico do séxulo XVIII) e utiliza tecnologia raio-x para ver pulsares de milissegundos, usando-os da mesma forma que o GPS utiliza satélites.

“Esta demonstração é um avanço para uma exploração espacial profunda no futuro”, disse o diretor de projeto Jason Mitchel da Centro Espacial Goddard da NASA. “Como os primeiros a mostrar a navegação raio-x completamente autónoma e em tempo real no espaço, estamos a liderar este campo”.

Os pulsares são estrelas de neutrões altamente magnetizadas e de rotação rápida – o resultado de o núcleo de uma estrela maciça a colapsar e subsequentemente explodir.

Quando rodam, estas estrelas emitem radiação electromagnética. Além disso, são extraordinariamente regulares – no caso de alguns pulsares de milissegundos, que conseguem girar centenas de vezes num segundo, a sua regularidade consegue rivalizar com os relógios atómicos.

Foi isto que levou à ideia por trás do SEXTANT. Como estes pulsares são tão regulares, e como têm posições fixas no cosmos, podem ser usadas da mesma forma que um sistema de posicionamento global usa relógios atómicos.

O SEXTANT funciona como um recetor GPS, que recebe sinais de pelo menos três satélites GPS, todos equipados com relógios atómicos. O recetor mede o atraso de tempo de cada satélite e converte-o em coordenadas espaciais.

A radiação electromagnética a radiar dos pulsares é mais visível no espectro raio-x, razão pela qual os engenheiros da NASA escolheram empregar a deteção raio-x no SEXTANT.

Para isso, usaram um observatório do tamanho de uma máquina de lavar roupa anexado à Estação Espacial Internacional. Chamado Explorador de Composição Interior de Estrelas Neutras, ou NICER, contém 52 telescópios raio-x e detetores de derivação de silício para estudar estrelas de neutrões, incluindo pulsares.

Os cientistas dirigiram o NICER para travar quatro pulsares, J0218+4232, B1821-24, J0030+0451, e J0437-4715 – pulsares tão precisos que os seus pulsos podem ser precisamente previstos pelos próximos anos.

Durante dois dias, o NICER tirou 78 medidas desses pulsares, que eram alimentados pelo SEXTANT. Este era depois utilizado para calcular a posição do NICER na órbita à volta da Terra na Estação Espacial Internacional.

A informação foi depois comparada com os dados GPS, com o objetivo de localizar o NICER num raio de 16 quilómetros. Num espaço de oito horas, o sistema calculou a posição do NICER e permaneceu abaixo do limite de 16 quilómetros para o resto da experiência.

“Isto foi muito mais rápido do que as duas semanas que tínhamos previsto para a experiência”, disse o arquiteto do sistema SEXTANT, Luke Winternitz. “Tivemos indicações de que o nosso sistema poderia funcionar, mas a experiência do fim de semana demonstrou finalmente a habilidade do sistema para funcionar de forma autónoma.

Pode ainda demorar alguns anos para que a tecnologia seja desenvolvida para um sistema de navegação adequado para o espaço profundo, mas o conceito foi aprovado.

Agora, a equipa vai arregaçar mangas para o refinar. Os cientistas vão atualizar e ajustar o software em preparação para outra experiência já no segundo semestre de 2018. A equipa espera também reduzir os requisitos de tamanho, peso e energia do hardware.

Eventualmente, o SEXTANT poderia ser usado para calcular a localização de satélites planetários longe da gama de satélites de GPS terrestres e auxiliar em missões de voo espacial humano.