Milhões de anos atrás, um asteroide colidiu com o lado oculto da Lua, cujo hemisfério está sempre voltado para o lado oposto ao da Terra. Nos próximos anos, um robô poderá pousar na cratera deixada pelo asteroide e construir um radiotelescópio adequado para o futuro da astronomia.
Essa é a base de um ambicioso projeto chamado Radiotelescópio da Cratera Lunar (LCRT, na sigla em inglês), que visa transformar uma cratera lunar em um telescópio usando robôs automontáveis. A Lua bloqueia a interferência de rádio da Terra, e seu lado oculto é repleto de crateras que poderiam servir como antena parabólica. Isso a torna um local ideal para captar ondas de rádio fracas provenientes da chamada era escura cósmica — o misterioso período entre o Big Bang e o nascimento das primeiras estrelas.
A escuta dessas ondas de rádio ancestrais permitirá aos cientistas investigar a própria natureza da realidade. "Descobriremos se nossa física está correta ou se precisamos criar uma nova física", afirma Saptarshi Bandyopadhyay, especialista em robótica do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, na Califórnia, e principal investigador do projeto LCRT.
Este telescópio, localizado em uma cratera lunar, é apenas um dos vários projetos que competem para realizar pesquisas astronômicas no lado oculto da Lua. O LCRT ainda está em desenvolvimento; ainda não foi construído e não há data de lançamento definida. No entanto, um protótipo de telescópio muito menor tem lançamento previsto para o final deste ano. E com a recente aceleração do programa Artemis da NASA, que promete uma maior frequência de missões lunares — tanto tripuladas quanto robóticas — a ideia de colocar um radiotelescópio na Lua ganhou novo impulso.
«"Isto abre uma nova janela para o universo — e não restam muitas dessas", diz Michael Garrett, astrônomo e diretor do Centro de Astrofísica de Jodrell Bank, na Inglaterra. "Este é o evento mais importante.".
A Lua está repleta de crateras de impacto, e os cientistas da NASA responsáveis pelo Radiotelescópio de Cratera Lunar esperam que uma dessas crateras possa abrigar um telescópio grande o suficiente para captar sinais antigos da era escura do cosmos.
(Observe um raro eclipse solar do lado oculto da Lua.)
Fantasmas do Universo Primitivo
De estrelas em explosão a auroras planetárias, praticamente tudo que produz energia no espaço emite ondas de rádio — as mesmas ondas que o rádio do seu carro converte em som. Ao contrário da luz visível, essas ondas são invisíveis e inaudíveis para os humanos. Infelizmente, para os astrônomos que esperam ouvi-las, a Terra funciona como um megafone: sua ionosfera — a camada eletrificada da atmosfera superior do planeta — não só cria um ruído alto, como também toda a nossa tecnologia é incapaz de parar de emitir ondas de rádio artificiais.
«"É um ruído aterrador", diz Anze Slosar, pesquisador do Laboratório Nacional de Brookhaven, em Nova York. Para um astrônomo que busca compreender o espaço profundo, "é como olhar para cima do fundo de uma piscina". E os cientistas pouco podem fazer da Terra. "A única maneira de evitá-lo é se esconder dele", afirma.
Felizmente, a apenas 386.000 quilômetros de distância, existe um esconderijo perfeito. "A Lua é um dos melhores lugares para a radioastronomia", diz Garrett. Ao ficar no lado oculto da Lua, você fica de costas para a Terra, e a Lua age como uma gigantesca barreira geológica, bloqueando a cacofonia dos planetas. E se você estiver fazendo medições à noite, ela também filtra a interferência de rádio do próprio Sol.
Sem todo esse ruído, um telescópio lunar poderia captar uma infinidade de sinais mais difíceis de serem detectados por radiotelescópios na Terra. "Isso também é importante para a busca por inteligência extraterrestre", afirma Garrett. Um dos maiores obstáculos para identificar um sinal de rádio proveniente de tecnologia alienígena é tentar separá-lo da interferência de rádio da Terra. No lado oculto da Lua, onde o ruído é mais fraco, isso seria muito mais fácil.
Qualquer pesquisa de radioastronomia realizada na Lua seria bem-vinda. Mas detectar um sinal da "era das trevas cósmicas" é um objetivo a longo prazo, afirma Slosar. Cerca de 380.000 anos após o Big Bang, o universo era uma mistura de gás hidrogênio neutro. Esse hidrogênio eventualmente se aglomera e se inflama, formando as primeiras estrelas, mas naquela época, tudo o que existia era escuridão.
Mas o hidrogênio puro emite ondas de rádio de um comprimento de onda muito específico. Esse sinal distante seria extremamente fraco, mas se os cientistas conseguissem captá-lo, poderiam descobrir como a matéria comum interage com a misteriosa matéria escura — a "cola" ainda não descoberta que mantém o universo unido — para moldar o cosmos que habitamos hoje.
Não há garantia de que um telescópio no lado oculto da Lua consiga captar alguma coisa: mesmo que a Terra e o Sol estejam obscurecidos, o zumbido da própria Via Láctea ainda é muito mais alto do que esses sussurros de hidrogênio. Mas, se detectar esses sussurros, nossa compreensão do universo mudará para sempre. "Este é um território completamente inexplorado", diz Garrett.
(Existe uma enorme mancha misteriosa no lado oculto da Lua.)
Pesquisador de radiotelescópio
Primeiramente, os cientistas precisam demonstrar a viabilidade de conduzir pesquisas de radioastronomia na Lua. Esse é o objetivo do próximo Experimento de Eletromagnetismo da Superfície Lunar - Noite (Lu-SEE Night), uma colaboração entre a NASA, o Laboratório Nacional de Brookhaven do Departamento de Energia e a Universidade da Califórnia, Berkeley.
O instrumento mais importante do Lu-SEE Night é seu sensível receptor de rádio, que, teoricamente, é capaz de detectar uma infinidade de sinais de rádio antigos emanados do universo primitivo. É uma tarefa simples, mas que enfrenta desafios significativos.
«"Nenhuma missão americana pousou no lado oculto da Lua. Nenhuma empresa privada pousou no lado oculto da Lua", afirma Slosar, gerente do projeto Lu-SEE. E ninguém monitorou sinais de rádio espaciais do lado oculto da Lua.
A maior ameaça será o ambiente lunar. Existe um pequeno risco de que um micrometeorito, como uma bala, possa ferir fatalmente o robô. E "as flutuações de temperatura são assustadoramente grandes", diz Slosar, variando de centenas de graus acima de zero a centenas de graus abaixo de zero, do dia lunar à noite lunar. O Lu-SEE Night está equipado com radiadores e sistemas de aquecimento interno para tentar evitar o congelamento ou o superaquecimento. Mas ninguém sabe ao certo se eles funcionarão.
«"Se sobrevivermos à primeira noite, sobreviveremos a muitas outras", diz Slosar. Idealmente, o radiotelescópio em miniatura funcionaria por cerca de 18 meses.
O lançamento da sonda Lu-SEE Night rumo à Lua está previsto para o final deste ano, a bordo do módulo de pouso comercial da Firefly Aerospace. Radioastrônomos do mundo todo acompanharão de perto o projeto. Caso seja bem-sucedido, a perspectiva de algo ainda mais ambicioso se tornará muito mais concreta.
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Guardião da Lua Automontável
Os cientistas propuseram diversas ideias para radiotelescópios lunares. Em última análise, um deles precisa ser grande o suficiente para "ouvir" esses sinais de rádio distantes — algo que o LCRT proporciona, aproveitando o terreno lunar repleto de ravinas.
A tarefa de construir o telescópio será confiada a uma família de robôs: um módulo de pouso levará uma estrutura côncava de malha metálica, decorada com painéis refletores, até o centro de uma das muitas crateras de impacto da Lua. Esses painéis refletirão ondas de rádio do céu para um receptor suspenso acima do fundo da cratera. Vários outros veículos exploradores (rovers) levantarão a malha metálica até a borda da cratera e a tensionarão, elevando tanto a estrutura quanto o receptor. A cratera protegerá o telescópio de quaisquer ondas de rádio que não se originem no céu, incluindo ondas de rádio solares que tenham conseguido atravessar a superfície lunar.
Pelo menos, essa era a ideia original por trás do LCRT. Mas Bandyopadhyay tinha algumas preocupações. Usar vários robôs para realizar essa tarefa significava que, se um falhasse, o telescópio ficaria incompleto. Além disso, seria um processo bastante lento, potencialmente exigindo que os robôs passassem por vários ciclos perigosos de dia e noite, o que poderia resultar em sua destruição.
Bandyopadhyay compartilhou projetos revisados para o telescópio com a National Geographic. A equipe do LCRT reduziu sua frota de robôs a um único drone. Esse drone pousará no centro de uma grande cratera de impacto — com 1.310 metros de diâmetro, grande o suficiente para conferir ao LCRT seu tamanho impressionante, mas não tão grande a ponto de dificultar a automontagem — e liberará cabos de ancoragem em várias direções. Assim que as âncoras estiverem fixadas na borda da cratera, propulsores as puxarão, elevando o receptor de rádio acima do módulo de pouso.
Durante essa operação, um refletor de rádio de 350 metros de comprimento, projetado para concentrar ondas de rádio do céu em um receptor, se desdobrará como uma flor desabrochando em uma estrutura em forma de estrela. "Nos inspiramos em algumas ideias de origami", diz Bandyopadhyay.
Esta versão do LCRT não é apenas elegante, mas também pragmática. O uso de um único robô significa menos pontos potenciais de falha, reduzindo o custo total da missão. Suspender o telescópio no ar também evita a interferência da poeira lunar eletricamente carregada, que poderia afetar outras estruturas instaladas na superfície lunar. Além disso, o uso de uma estrutura existente (a cratera) facilita a montagem rápida e oferece proteção contra fontes indesejadas de ondas de rádio (como o Sol).
Investir todos os seus recursos em um único projeto robótico LCRT ainda seria um passo um tanto arriscado na exploração espacial. No entanto, ele conta com o apoio do Programa de Conceitos Avançados Inovadores da NASA e do Programa de Pesquisa e Análise em Astrofísica, o que indica que a administração o considera promissor.
(Todo mundo quer um pedaço da lua. O que poderia dar errado?)
A equipe do LCRT está atualmente testando vários tipos de montagens para determinar qual será a mais eficaz. Os engenheiros também estão usando modelos em escala do telescópio para verificar se sua estrutura de origami consegue captar ondas de rádio com eficiência. Idealmente, eles querem enviar alguns componentes protótipos à Lua para testar seu desempenho de maneiras impossíveis na Terra.
Talvez o radiotelescópio que aparecer no lado oculto da Lua não seja o LCRT, mas sim uma das outras opções de missão. Bandyopadhyay, por exemplo, não ficará muito chateado com esse resultado: se alguém lá em cima estiver ouvindo — em busca de mensagens extraterrestres e sussurros fantasmagóricos da era das trevas cósmicas — ele ficará encantado.
«O principal é a ciência, que dá à humanidade acesso a uma parte do Universo que nunca vimos antes», diz ele.