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Detector de matéria escura da Estação Espacial Internacional falha novamente

Problema põe em risco sobrevivência de equipamento de US$ 2 bilhões que sonda raios cósmicos

NASA
O Espectrômetro Magnético Alfa (AMS) está instalado na Estação Espacial Internacional desde 2011.
Alexandra Witze e revista Nature

 

 

Os operadores do Espectrômetro Magnético Alfa (AMS, na sigla em inglês), a bordo da Estação Espacial Internacional, que sonda raios cósmicos em busca de sinais de que a chamada matéria escura estaria sendo aniquilada no espaço profundo, estão batalhando para descobrir como manter três cruciais bombas de arrefecimento funcionando após a falha de uma quarta no ano passado.

O problema técnico suscita as mais sérias preocupações até agora sobre a sobrevivência do equipamento, orçado em US$ 2 bilhões, até a planejada aposentadoria da estação espacial em 2024. Concebido originalmente para uma missão de três anos, o AMS já está em seu quarto ano de funcionamento, com outros nove pela frente.

“Estamos analisando diversas possibilidades” para determinar o que deu errado com a bomba de refrigeração para tentar consertá-la, informa Mark Sistilli, gerente do programa AMS, na sede da Nasa em Washington D.C. Testes já descartaram pelo menos uma possibilidade: a de que radiação teria “fritado” os componentes eletrônicos da bomba avariada.

O espectrômetro continua colhendo dados científicos com suas três bombas restantes. Elas são parte de um sistema de arrefecimento de dióxido de carbono líquido destinado a dissipar calor à medida que o AMS, instalado fora da estação espacial, é exposto ciclicamente à luz solar a cada órbita, de 90 minutos, em torno da Terra.

Somente uma bomba é necessária a qualquer dado momento. Uma delas parou de funcionar em fevereiro de 2014 e pelo menos mais uma das outras três está apresentando possíveis sinais de problemas.

Desde que começou a operar em 2011, o AMS, de 8,5 toneladas, já monitorou a passagem de mais de 69 bilhões de raios cósmicos por seus detectores. Seu objetivo é procurar por sinais de antimatéria e matéria escura. Em 2013, cientistas do projeto relataram ter medido números e energias de pósitrons que sugeriram, mas não confirmaram, a existência de matéria escura.

A robustez científica do experimento depende do número de partículas monitoradas; portanto, quanto mais tempo ele durar, mais sólidas serão as conclusões. “Obtivemos alguns resultados científicos formidáveis até agora”, comemora Sistilli. “Realmente queremos chegar a 2024 se pudermos”.

 

Funcionamento estendido

A princípio, o AMS só deveria operar durante três anos. Seu design original incluía um magneto supercondutor que realizaria a tarefa científica mais rapidamente, mas os engenheiros o trocaram por outro comum poucos meses antes do lançamento. Testes haviam mostrado que o modelo supercondutor aquecia mais que o esperado, e a equipe temeu que ele pudesse consumir todo o seu hélio [líquido] de arrefecimento antes do término de seus planejados três anos de funcionamento.

Agora, o sistema de refrigeração é novamente a causa do problema. As bombas, localizadas em uma parte do AMS conhecida como rastreador de silício, são as mesmas que foram projetadas originalmente para durar três anos com um magneto supercondutor.

O mecanismo foi construído por uma equipe internacional liderada pelo Laboratório Nacional Aeroespacial, da Holanda, em Amsterdã. Um representante dali encaminhou perguntas ao grupo científico do AMS no CERN, a Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, perto de Genebra, na Suíça, dirigido pelo ganhador do Prêmio Nobel de Física de 1976, Samuel Ting, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, em Cambridge.

Ting, que norteou o projeto AMS através de anos de desenvolvimento e contratempos, mostrou pouca paciência para perguntas sobre as bombas de refrigeração. “Temos quatro bombas e só precisamos de uma”, diz ele sumariamente. “Esperamos operar durante todo o tempo de vida útil da estação espacial”.

A correção do problema depende do que será apontado como causa. Uma solução simples poderia ser fazer o upload de software que opere as bombas restantes de um jeito diferente para permitir que elas durem mais, sugere Sistilli. Outra possibilidade seria instalar uma manta térmica nelas, ou perto delas, para controlar as temperaturas e reduzir suas cargas. Outras partes do AMS já dispõem desses dispositivos isolantes. Um cenário mais pessimista envolveria uma caminhada espacial dos astronautas para substituir peças.

Pode levar de seis meses a um ano até que a equipe do AMS chegue a uma solução, avalia Sistilli.

Enquanto isso, um segundo instrumento, menor, para o experimento de detecção de matéria escura, chamado Calorimetric Electron Telescope (CALET, em inglês), chegou à ISS no mês passado. O dispositivo, controlado pela Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA), caçará raios cósmicos a energias mais elevadas que as medidas nos estudos do AMS.

Este artigo foi reproduzido com permissão e foi publicado originalmente em Scientific American em 2 de setembro de 2015.