Caros Leitores;
Galáxias em diferentes
formatos capturadas pela missão Euclid da ESA, que se tornou um experimento
reconhecido pelo CERN em 2015. (Imagem: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA,
processamento de imagem por M. Walmsley, M. Huertas-Company, J.-C. Cuillandre).
Enquanto
a ESA celebra o seu 50.º aniversário, descubra sete formas como a agência
espacial europeia e o CERN têm trabalhado em conjunto para promover a
exploração e a inovação fundamentais nas tecnologias espaciais.
Hoje marca 50 anos
desde que a Agência Espacial Europeia (AEE) foi
criada e começou a servir a Europa como sua agência espacial. Naves espaciais e aceleradores de
partículas operam em ambientes de radiação severa, temperaturas extremas e alto
vácuo. Cada um deve processar grandes quantidades de dados de forma rápida e
autônoma. Dez anos atrás, a AEE e o CERN assinaram um acordo de cooperação
bilateral para compartilhar conhecimento e instalações. O objetivo era expandir
os limites do conhecimento humano e manter a Europa na vanguarda do progresso,
inovação e crescimento. Em um artigo publicado no início deste ano no CERN Courier ,
Véronique Ferlet-Cavrois da AEE e Markus Brugger e Enrico Chesta do CERN
destacam sete maneiras pelas quais as duas organizações têm trabalhado juntas
para promover a exploração e a inovação fundamentais em tecnologias espaciais.
1. Mapeando o Universo
O
telescópio espacial Euclid, que foi lançado em 2023 e começou as observações em
2024, está explorando o Universo escuro mapeando a estrutura em larga escala de
bilhões de galáxias até 10 bilhões de anos-luz em mais de um terço do céu. Com
muitos cosmólogos do CERN envolvidos em testar teorias da física além do Modelo
Padrão , o Euclid se tornou um experimento reconhecido pelo
CERN em 2015. O CERN também contribui para o desenvolvimento do "segmento
científico terrestre" (SGS) do Euclid, que converte dados brutos recebidos
da espaçonave em produtos científicos utilizáveis, como catálogos de galáxias e
mapas de matéria escura . O sistema de arquivos
de máquina virtual do CERN ( CernVM-FS ) foi integrado ao SGS para
permitir a implantação contínua de software nos nove data centers do Euclid e
nos laptops dos desenvolvedores.
2. Exploração planetária
Embora
a exploração planetária esteja conceitualmente longe da física fundamental,
suas demandas técnicas exigem expertise semelhante. Um bom exemplo é a missão
Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE), que deve chegar a Júpiter em julho de 2031
e fazer observações detalhadas do gigante gasoso e suas três grandes luas
oceânicas. O campo magnético de Júpiter é um milhão de vezes maior em volume do
que a magnetosfera da Terra, aprisionando grandes fluxos de elétrons e prótons
altamente energéticos. Antes do JUICE, o impacto direto e indireto de elétrons
de alta energia em dispositivos eletrônicos modernos nunca havia sido estudado
antes. Duas campanhas de teste ocorreram na instalação VESPER, que faz parte do
projeto Acelerador Linear de Elétrons para Pesquisa ( CLEAR )
do CERN. Os componentes foram testados com energias de feixe ajustáveis entre
60 e 200 MeV e fluxos médios de aproximadamente 108 elétrons por centímetro
quadrado por segundo, espelhando os níveis de radiação esperados no sistema
joviano.
3. Observação da Terra
A
observação da Terra a partir da órbita tem aplicações que vão do monitoramento
ambiental à previsão do tempo. O CERN e a ESA colaboram no desenvolvimento das
tecnologias avançadas exigidas por essas aplicações e na garantia de sua
operação no ambiente de radiação severa do espaço. Em 2017 e 2018, equipes da
ESA visitaram a Área Norte do CERN com diversas empresas
parceiras para testar o desempenho de monitores de radiação, matrizes de portas
programáveis em campo (FPGAs) e chips eletrônicos em feixes de íons de
ultra-alta energia no Síncrotron Super Proton .
Mais
recentemente, o CERN juntou-se ao Edge SpAIce – um projeto da UE para monitorar
ecossistemas e rastrear a poluição plástica nos oceanos. O projeto utiliza a
tecnologia de IA de síntese de alto nível para aprendizado de máquina (hls4ml)
do CERN para executar modelos em um chip FPGA lançado a bordo do satélite
Balkan-1 em janeiro de 2025.
4. Dosimetria para voos
espaciais humanos
No
espaço, nada é mais importante do que a segurança e o bem-estar dos
astronautas. Para isso, em agosto de 2021, o astronauta da ESA Thomas Pesquet
ativou o experimento LUMINA dentro da Estação Espacial Internacional (ISS),
como parte da missão ALPHA. O LUMINA utiliza duas fibras ópticas de vários
quilômetros de comprimento como dosímetros ativos para medir a radiação
ionizante a bordo da ISS. Após muitos anos estudando tecnologias baseadas em
fibras ópticas, o CERN ajudou a otimizar a arquitetura dos dosímetros e
realizou testes para calibrar o instrumento, que operará na ISS por um período
de até cinco anos.
5. Garantia de resistência à
radiação
Garantir
que a infraestrutura do acelerador do CERN funcione em ambientes de radiação
cada vez mais desafiadores não é tarefa fácil. Desafios semelhantes são
encontrados no espaço. A chamada garantia de dureza à radiação (RHA) reduz
falhas induzidas por radiação no espaço por meio de simulações de ambiente,
seleção e testes de peças, projeto tolerante à radiação, análise do pior caso e
definição de blindagem. Desde sua criação em 2008, o projeto Radiation to Electronics do CERN ampliou
o trabalho de muitos grupos de equipamentos e serviços na modelagem, mitigação
e testes do efeito da radiação em componentes eletrônicos. Uma década depois,
campanhas de testes conjuntas com a ESA demonstraram o valor das instalações e
da expertise do CERN para a RHA em voos espaciais. Isso levou à assinatura de
um protocolo conjunto sobre ambientes, tecnologias e instalações de radiação em
2019.
Para
permitir o teste de componentes eletrônicos altamente integrados, a ESA apoiou
estudos para desenvolver capacidades de teste de íons pesados de alta energia
para microeletrônica (CHIMERA), o que levou ao programa Aceleradores de Alta
Energia para Testes e Blindagem de Radiação ( HEARTS ),
patrocinado pela Comissão Europeia. O programa piloto, em 2024, permitiu que
uma dúzia de empresas aeroespaciais realizassem pesquisas críticas de negócios
em componentes eletrônicos usando feixes de íons do Síncrotron de Prótons pela primeira vez.
6. Demonstradores em órbita
Pesando
1 kg e medindo apenas 10 cm de cada lado, o satélite CELESTA foi projetado para
estudar os efeitos da radiação cósmica em componentes eletrônicos. Iniciado em
parceria com a Universidade de Montpellier e a ESA, e lançado em julho de 2022,
o CELESTA foi o primeiro demonstrador de tecnologia em órbita do CERN. Além de
proporcionar a primeira oportunidade para a instalação de campo misto do
acelerador de alta energia ( CHARM ) do CERN testar um satélite
completo, o CELESTA tornou possível a qualificação de voo do SpaceRadMon, uma
versão miniaturizada do comprovado dispositivo de monitoramento de radiação do
LHC. O SpaceRadMon já foi adotado por outras missões da ESA, como Trisat e
GENA-OT, e pode ser usado no futuro como uma ferramenta de manutenção preditiva
de baixo custo para reduzir detritos espaciais e melhorar a sustentabilidade
espacial.
7. Estimular a economia
espacial
A
tecnologia espacial é uma indústria em rápido crescimento, repleta de
oportunidades de cooperação público-privada. Sejam elas derivadas da exploração
espacial ou da física de partículas, startups e empreendimentos de alta
tecnologia recebem apoio da ESA e do CERN para levar ao mercado tecnologias com
impactos sociais e econômicos positivos. O uso da tecnologia
Timepix do CERN em missões espaciais é um excelente exemplo. A
empresa privada Advacam colaborou com a Universidade Técnica Tcheca para
fornecer uma carga útil de monitoramento de radiação baseada em Timepix,
chamada SATRAM, à missão Proba-V da ESA, a fim de mapear a cobertura terrestre
e o crescimento da vegetação em todo o planeta a cada dois dias.
Outro
exemplo é a SigmaLabs – uma startup polonesa fundada por ex-alunos do CERN,
especializada em detectores de radiação e P&D de manutenção preditiva para
aplicações espaciais. A SigmaLabs foi recentemente selecionada pela ESA e pela
Agência Espacial Polonesa para fornecer um dos experimentos que deverão voar na
Missão 4 da Axiom – um voo espacial privado para a Estação Espacial
Internacional (ISS) com lançamento previsto para junho de 2025, que incluirá o
astronauta polonês e engenheiro do CERN Sławosz Uznański. O experimento
avaliará a escalabilidade e a versatilidade da tecnologia SpaceRadMon.
Este texto é um extrato editado do artigo do CERN Courier de autoria de
Véronique Ferlet-Cavrois da ESA e Markus Brugger e Enrico Chesta do CERN.
Colaboração da ESA Transferência
de conhecimento Impacto do CERN
Para saber mais, acesse o link>
Fonte: CERN / Publicação 30/05/2025
https://home.cern/news/news/knowledge-sharing/cern-and-esa-decade-innovation
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos de Economia, Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia Climatologia). Participou do curso Astrofísica Geral no nível Georges Lemaître (EAD), concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
