Space Scoops

Esta é a segunda parte duma série de artigos sobre o instrumento Near Infrared Mapping Spectrometer (NIMS), a bordo da sonda espacial americana Galileu, que se encontra em óbita do planeta Júpiter. Nesta parte explico como funciona o instrumento propriamente dito.

O Near Infrared Mapping Spectrometer é sensível para comprimentos de onda entre 0.7 e 5.2 micrometro; o infravermelho próximo (ver figura 1 no capítulo anterior). Isto significa que um espectro NIMS de um planeta se pode dividir grosso modo em duas partes: a parte onde a radiação solar reflectida domina (<4m) e a parte onde a radiação térmica do planeta domina. O NIMS é constituido principalmente por 3 partes: o telescópio, a rede de difracção e os detectores (figura 4). Há ainda o computador que faz funcionar o instrumento, recolhe os dados e que mantém contacto com o computador central da sonda Galileu.

Fig:4 O Instrumento NIMS

Sigamos o caminho percorrido pela radiação que se aproxima do NIMS. Primeiro encontramos o telescópio com um espelho de 22.8 cm de diâmetro e uma distância focal de 80 cm. Este foca a radiação e envia-a para a rede de difracção, que a vai separar nos seus vários comprimentos de onda e lança-la para os 17 detectores colocados uns aos lado dos outros. A rede pode ser posta sobre 24 ângulos ligeiramente diferentes, e para cada ângulo, os comprimentos de onda enviados para os detectores são também ligeiramente diferentes (o instrumento NIMS foi desligado há pouco tempo, após uma decada de bons serviços). Portanto, no total 17x24=408 comprimentos de onda podem ser observados. Quanto melhor medimos um espectro, melhor podemos determinar a forma e a quantidade de bandas de absorção ou emissão, e melhor podemos comparar as observações com os cálculos de modelos. O NIMS distingue dois comprimentos de onda separados no mínimo de 0,026 micrometro. Comparado com espectrómetros que existem hoje em dia, este poder de resolução é baixo. O problema é que um instrumento com uma alta resolução espectral normalmente é grande, pesado e complicado, três contras para colocar um tal instrumento numa nave espacial. Temos de nos contentar com um instrumento mais fraco, mas que tem a grande vantagem de estar fora da influência da atmosfera terrestre e muito próximo do objecto a observar.

Os 17 detectores estão montados numa peça metálica que conduz muito bem o calor. Uma grande parte da superfície desta peça está direcionada para o espaço frio. Assim uma grande quantidade de calor que é produzida pelos próprios detectores e restante aparelhagem pode ser evacuada para o espaço. Este calor é fonte de radiação infravemelha, e perturbaria os detectores que são sensíveis a esta radiação.

O espelho secundário do telescópio pode ser colocado em 20 posições diferentes, donde resulta uma barra de 20 elementos de imagem (picture elements ou pixels). Em cada pixel, NIMS pode registar um espectro de um máximo de 408 comprimentos de onda. O NIMS está colocado sobre uma plataforma com 3 outros instrumentos. Esta plataforma pode ser direcionada para observar o objecto. O movimento da plataforma é perpendicular ao movimento do espelho secundário, o resultado da conjunção dos dois movimentos é a obtenção de uma imagem do planeta construida através de barras adjacentes de 20 pixels cada uma.

Aqui reside a grande força do NIMS. Cada pixel corresponde a uma região de algumas dezenas (até centenas) de quilómetros na superfície do planeta. Com informação espectral em cada pixel podemos estudar a variação espacial dum determinado gás, por exemplo, o que permite estudar a meteorologia do planeta. Por causa destas vantagens, instrumentos do tipo NIMS, estão a tornar-se rapidamente comuns.