ESA

O primeiro instrumento para medir diretamente a gravidade na superfície de um asteróide foi submetido a testes no Laboratório de Sistemas Mecânicos da ESA.

O gravímetro GRASS vai pousar na superfície do asteroide Dimorphos a bordo do Juventas CubeSat – que será implantado da missão Hera da ESA para defesa planetária – e foi projetado para medir um nível de gravidade esperado inferior a um milionésimo do da Terra.

O Gravímetro para Pequenos Objetos do Sistema Solar, GRASS, foi desenvolvido pelo Observatório Real da Bélgica (ROB) com a empresa espanhola EMXYS.

Para provar que estava pronto para a integração com o Juventas CubeSat da Hera, o GRASS foi submetido a vácuo espacial e temperaturas extremas dentro de uma câmara de vácuo térmico, depois passou por uma agitação constante para imitar a violência do lançamento de um foguete.

"Pode ser pequeno, mas o GRASS está repleto de peças mecânicas e eletrônicas complexas", explica Jose Carrasco, que supervisiona os instrumentos da EMXYS. "Estamos muito felizes com sua resistência durante a campanha de testes. Vamos agora fazer um teste de integridade total para garantir que não sofreu danos durante o teste, após o qual será repassado à empresa GomSpace em Luxemburgo para integração a bordo Juventas."

O instrumento em forma de L, do tamanho de dois smartphones grudados, foi projetado para medir níveis minúsculos de gravidade porque o asteróide Dimorphos no qual ele tocará é o menor objeto planetário já visitado por uma espaçonave. Com cerca de 160 m de diâmetro, tem quase o mesmo tamanho da Grande Pirâmide de Gizé, no Egito.

Dimorphos ficou famoso no ano passado quando foi impactado pela espaçonave DART da NASA, enviando plumas de detritos por milhares de quilômetros pelo espaço e mudando de forma mensurável sua órbita em torno do maior asteróide Didymos.

“A missão Hera da ESA é a contribuição da Europa para uma experiência internacional em defesa planetária,” explica a engenheira do sistema Hera, Hannah Goldberg. "Após o impacto do DART, Hera reunirá dados de perto no asteroide Dimorphos para transformar esse experimento de impacto cinético em um método bem compreendido e, em princípio, repetível de defesa planetária. As medições de gravidade de superfície do GRASS ajudarão os pesquisadores a aprender a massa precisa do asteróide, juntamente com experimentos científicos de rádio realizados pela nave principal Hera."

O projeto do gravímetro GRASS envolve dois conjuntos de lâminas finas que são ancoradas em berços, ambos girando continuamente. O menor movimento de cada lâmina altera a voltagem geral da própria lâmina e de suas paredes circundantes. Esta técnica de medição baseada em capacitância dá ao gravímetro uma sensibilidade equivalente a um único micrômetro – ou milésimo de milímetro.

Özgür Karatekin da ROB acrescenta: "Obviamente, o desempenho do mundo real do gravímetro não pode ser demonstrado diretamente aqui na Terra, mas nossos testes de laboratório juntamente com simulações numéricas mostraram que alcançamos uma sensibilidade suficientemente alta para detectar essa baixa gravidade."

A equipe do GRASS também teve que projetar um instrumento pequeno o suficiente para caber no Juventas CubeSat, do tamanho de uma caixa de sapatos, junto com o principal instrumento de radar do Juventas. No caso, seu design final tem apenas 330 gramas de massa e requer apenas meio watt de potência.

Jose Carrasco observa: "O Observatório Real da Bélgica contribuiu com o projeto mecânico, incluindo as duas lâminas, berços e motores rotativos, enquanto a EMXYS teve que montar componentes eletrônicos suficientemente compactos para operar o instrumento, incluindo o uso abundante de peças comerciais prontas para uso".

O GRASS será ativado quando o Juventas cair gradualmente na superfície de Dimorphos após a conclusão de sua campanha de imagens de radar de subsuperfície. O gravímetro registrará o impacto no asteroide, quaisquer ressaltos subsequentes e, em seguida, quaisquer mudanças na gravidade da superfície ao longo do tempo, devido à influência de seu asteroide Didymos.

Özgür Karatekin explica: "Temos que assumir que o Juventas pode pousar em qualquer ângulo em Dimorphos, de modo que potencialmente seus painéis solares serão impedidos de gerar mais energia. Em vez disso, o GRASS funcionará com a bateria interna do Juventas por até 20 horas.