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Um asteroide recém-descoberto pode ser a chave para as viagens espaciais

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Os físicos descobriram um pequeno asteroide, com cerca de um quilômetro de largura, que está preso na mesma órbita da Terra – apenas o segundo corpo cósmico desse tipo identificado até hoje. E agora, os especialistas se perguntam se esse asteroide poderia nos ajudar em futuras viagens espaciais.

Conhecido como “2020 XL5”, o asteroide ficará preso na órbita da Terra por pelo menos 4.000 anos, de acordo com simulações detalhadas em um novo artigo publicado no início deste mês na Nature Communications. Depois disso, ele escapará dessa órbita e voará para o nosso sistema solar. (É considerado um asteroide troiano da Terra, seguindo a convenção de nomenclatura para os asteroides troianos de Júpiter.)

Enquanto isso, 2020 XL5 é mantido devido a um conceito distante em mecânica orbital, ou a aplicação das leis da física para descrever o movimento da espaçonave. É chamado de “ponto de Lagrange” e é uma posição gravitacionalmente equilibrada no espaço. O novo asteroide troiano da Terra orbita o ponto 4 de Lagrange (L4) em uma órbita elíptica que o arremessa mais perto do sol do que Vênus e tão longe quanto Marte.

Toni Santana-Ros, pesquisadora de pós-doutorado na Universidade de Alicante, na região costeira de Valência, na Espanha, liderou a nova pesquisa em 2020 XL5. Sua equipe avistou o asteroide pela primeira vez em dezembro de 2020 usando o observatório Pan-STARRS, um telescópio de 1,8 metros localizado no cume de Haleakalā em Maui, Havaí. A equipe não tinha certeza de que havia localizado um novo asteroide troiano da Terra, então eles seguiram tirando imagens com o telescópio Southern Astrophysical Research no Chile.

Por que foi tão difícil confirmar a existência desse Trojan? Tudo se resume à “geometria de visualização desfavorável de um objeto que orbita os pontos L4 ou L5 da Terra-Sol como visto do nosso planeta”, observam os autores no artigo. “Em suma, esses objetos são frequentemente observáveis ​​muito perto do sol (ou seja, em baixas elongações solares) e sob grandes ângulos de fase (o ângulo sol-objeto-observador), o que significa que uma fração significativa do objeto é sombreada quando vista de Terra, o que por sua vez implica que o objeto é fraco.”

Uma Breve História dos Pontos de Lagrange

(Foto: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva)

Leonhard Euler, um luminar da matemática e da física do século XVIII, observou pela primeira vez esses pontos (Euler é talvez mais conhecido por sua popularização do uso de pi, bem como por sua definição do valor matemático “e”, que é a base para logaritmos.) Euler descobriu os três primeiros pontos de Lagrange conhecidos no sistema Terra-Sol; esses pontos de equilíbrio gravitacional entre a Terra e o Sol são chamados de L1 (ponto de Lagrange 1), L2 (ponto de Lagrange 2) e L3 (ponto de Lagrange 3). Todos os três caem ao longo da mesma linha imaginária que passa pela Terra e pelo Sol; dois estão em cada lado da Terra, e um está no lado oposto da órbita da Terra ao redor do sol.

O aluno de Euler — Joseph-Louis Lagrange, o homônimo dos pontos de Lagrange — descobriu o quarto e o quinto desses pontos, L4 e L5. Esses pontos caem a uma “distância” de dois meses da Terra (tanto na frente quanto atrás dela), ao longo de seu caminho orbital ao redor do sol.

Isso nos traz de volta aos pontos de Lagrange, que representam um caso especial do “problema dos três corpos”, uma questão não resolvida para os astrônomos que desejam rastrear o curso de colisão de três estrelas que se aproximam através do espaço. A razão pela qual podemos resolver os pontos de Lagrange é que o terceiro corpo – aqui, 2020 XL5 – é minúsculo em comparação com a Terra e o Sol. É como resolver um sistema de equações zerando uma das variáveis.

Se a gravidade massiva é uma das razões pelas quais esses pontos de Lagrange são tão estáveis, então faz sentido porque Júpiter, o planeta mais massivo (e quase estrelado) em nosso sistema solar, está absolutamente carregado de objetos em seus pontos de Lagrange. Entre suas posições L4 e L5, existem cerca de 10.000 asteróides. A Terra tem apenas dois asteroides troianos conhecidos até o momento: 2020 XL5 e outro chamado 2010 TK₇. Mas a abundância de objetos L4 e L5 de Júpiter pode ajudar os cientistas a encontrar mais ao redor da Terra.

Os pontos de Lagrange são matematicamente legais e representam os séculos acumulados de trabalho em astronomia que ajudaram a criar o clima científico no qual os cientistas descobrem novos objetos hoje. E os pontos de Lagrange também têm usos práticos. Isso porque eles formam pequenos bolsões naturalmente estáveis, onde objetos feitos pelo homem, como satélites, podem ficar no lugar com segurança sem usar muita energia. O Telescópio Espacial James Webb, por exemplo, está estacionado em órbita ao redor do ponto 2 de Lagrange (L2), um local gravitacionalmente semi-estável no espaço alinhado com a Terra e o Sol.

Mas poderíamos usar os pontos de Lagrange de outras maneiras? Santana-Ros observa que 2020 XL₅ tem uma órbita que oscila acima e abaixo do plano orbital da Terra. Isso significa que manobrar uma espaçonave em um ponto de encontro (orbitar ou pousar nele) exigiria uma mudança de velocidade considerável; isso provavelmente exigiria muito combustível para ser prático. O mesmo se aplica a 2010 TK₇.

No entanto, o novo estudo aponta que, se outros troianos terrestres forem encontrados em órbitas menos inclinadas, eles podem ser bases úteis como pontos de partida para a exploração do Sistema Solar. Eles seriam muito mais fáceis de decolar do que da Terra ou da Lua porque sua gravidade é muito pequena. Eles podem até conter uma riqueza de recursos que poderíamos minerar.

Talvez o mais interessante, objetos como o asteroide troiano 2020 XL₅ podem ajudar os humanos a avançar cada vez mais no espaço sideral. Podemos facilmente prever onde esses objetos estarão, e podemos pousar e decolar deles quase sem interferência da gravidade. Isso pode significar transformar voos para Marte em voos com uma breve escala, ajudando a fechar a lacuna tecnológica entre a enorme energia necessária para deixar a gravidade da Terra e a energia do tipo “motor de pulso” muito mais estável necessária para viajar para Marte.

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