Como a missão Chang'e 4 transmite para a Terra dados do lado afastado da Lua

Quando pousaram na Lua, os astronautas das missões Apollo podiam se comunicar facilmente com a NASA porque estavam no lado visível da Lua, ou seja, a face que está sempre voltada para a Terra, onde o sinal pode ir e vir sem problemas. O mesmo não acontece no lado afastado da Lua, e é lá onde está a sonda chinesa Chang'e-4. E o segredo da agência espacial chinesa CNSA para se comunicar com ela tem um nome: Queqiao.

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Por causa do bloqueio gravitacional, uma face da Lua sempre está voltada para a Terra, e a outra face sempre está longe da nossa visão — e também do alcance dos sinais de comunicação. Por isso, a exploração lunar naqueles lados é muito mais difícil, mas a China aceitou o desafio ao enviar a missão Chang’e 4 no finalzinho de 2018. Ela pousou na face afastada da Lua em janeiro de 2019 e a missão ainda está operacional.

Tanto o módulo de pouso quanto o rover lunar da Chang'e 4 coletaram e enviaram imagens e dados de áreas até então inexploradas, sem maiores complicações. Para a comunicação funcionar direitinho, a Chang'e-4 usa um satélite de comunicação de retransmissão chamado Queqiao, que está em uma órbita bem específica, conhecida como Earth-Moon Libration point 2, a 59.746 km de distância do nosso planeta.

Recentemente, o Dr. Lihua Zhang, da DFH Satellite, explicou um pouso sobre esse sistema de comunicação em um artigo científico. Segundo ele, Queqiao é um satélite sem precedentes, projetado especificamente para atuar como uma ponte entre a Chang'e 4 e a Terra. O ponto orbital escolhido fica exatamente atrás da Lua, onde as condições de equilíbrio gravitacional permite que o satélite mantenha essa órbita de maneira estável. Desse modo, ele fica quase constantemente bem alinhado com a Lua e a Terra.

Para colocar esse objeto em tal órbita, foi necessário um planejamento bem cuidadoso, pois esta foi a primeira missão dessa natureza. E agora que já se passaram mais de dois anos de sucesso na comunicação contínua com a sonda, a Chang’e 4 se tornou um precedente incrível para futuros planos de enviar satélites neste e nos demais pontos de liberação Terra-Lua. A própria NASA pretende enviar missões para o lado afastado  da Lua e construir telescópios por lá; portanto, uma solução como esta pode ser muito bem-vinda.

O Queqiao está equipado com uma antena parabólica de 4,2 m de diâmetro, capaz de enviar e receber sinais na banda X (7-8 GHz). Esses sinais são enviados do rover e do módulo na superfície lunar e retransmitidos para a Terra, e vice-versa. Os ruídos e a baixa intensidade das transmissões são compensados pelo tamanho notável da parabólica. Além disso, há várias antenas espirais que operam na banda S (2-4 GHz) e se comunicam com as estações terrestres, enviando comandos para as sondas na Lua, além de retransmitir à Terra dados de telemetria e rastreamento.

Um aspecto inteligente do Queqiao é a capacidade de todos esses links em transmitir e receber sinais simultaneamente. Há outros detalhes técnicos descritos no artigo que poderão ser muito úteis para as próximas equipes científicas a enviar algum equipamento para o lado afastado da Lua. Um desses aspectos é o armazenamento de dados para quando nenhuma estação terrestre estiver acessível.

Por fim, o Dr. Zhang sugere uma espécie de rede de comunicação sustentável coletiva, que possa ser usada por todas as missões científicas no lado distante da Lua. “Uma infraestrutura de comunicação e navegação sustentável deve ser estabelecida para beneficiar todas as missões lunares ao invés de lidar com cada missão de forma independente”. Ele propõe que essa infraestrutura adote “uma arquitetura aberta e extensível”, e que forneça “serviços de comunicações flexíveis, interoperáveis, com suporte cruzado e compatíveis”.

A Chang’e 4 foi a primeira missão a pousar no lado afastado da Lua, mas a região tem bastante potencial na busca por recursos para a futura permanência sustentável da humanidade em solo lunar. Além disso, os observatórios construídos na face “oculta” lunar terão capacidades sem precedentes de observar o universo distante sem a interferência da atmosfera terrestre e dos sinais eletromagnéticos emitidos em nosso planeta.

Fonte: Phys.org