Novo mapa celestial aumenta precisão do GPS

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/11/2009

Concepção artística de um quasar localizado no centro de uma galáxia.
[Imagem: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)]

Os satélites do Sistema de Posicionamento Global (GPS), distribuídos ao redor da Terra a centenas de quilômetros de altitude, nos dizem com excelente precisão onde nos encontramos, incluindo latitude, longitude e altitude.

Mas quem diz para os satélites onde eles se encontram? Se não possuírem sua própria posição com uma precisão excepcional, eles nunca poderão fornecer a posição correta dos aparelhos de navegação que leem suas informações.

Cálculo da posição por GPS

Cada navegador GPS calcula sua posição com base na localização dos satélites e na sua distância deles. A distância é determinada pelo tempo que leva para que os sinais de vários satélites atinjam o receptor.

"Para que o GPS funcione, a posição orbital dos satélites deve ser conhecida com muita precisão," diz o Dr. Chopo Ma, do Centro Espacial Goddard, da NASA. "A fim de saber onde os satélites estão, você precisa conhecer a orientação da Terra muito precisamente."

E, no espaço, além de tudo estar em movimento contínuo, não há qualquer marcador que ajude a determinar a posição de nosso planeta ou de qualquer outro corpo celeste. Mais ainda, quando se fala em precisão, é preciso considerar até mesmo o efeito gravitacional que a Lua e o Sol impõem sobre nosso planeta, fazendo-o oscilar ligeiramente ao longo do tempo.

Quasares quase fixos

Mas, se no espaço não existem placas marcadoras de quilometragem, há objetos estelares longe o suficiente da Terra para que seu movimento não seja detectável - e essa imobilidade aparente funciona como um ótimo referencial.

Os quasares são candidatos naturais porque, além de estarem longe o suficiente, são brilhantes o bastante para poderem ser monitorados, ainda que em comprimentos de onda não-visíveis. Os quasares têm tipicamente um brilho equivalente a um bilhão de sóis e estão a mais de um bilhão de anos-luz da Terra, o que os faz parecerem estacionários.

Mapa celeste

O primeiro mapa celeste que serve de base para a definição da posição da Terra chama-se ICRF (International Celestial Reference Frame: quadro de referência celestial internacional). Concluído em 1995, o mapa celestial levou quatro anos para ser feito, com a análise detalhada de cerca de 600 quasares.

Agora, a equipe coordenada pelo Dr. Ma, depois de mais três anos de pesquisa exaustiva, terminou a versão 2.0 do ICRF, chamada de ICRF2, que incluiu a análise de 3.000 quasares.

O novo mapa celestial acaba de ser reconhecido como o sistema fundamental de referência para a astronomia pela União Astronômica Internacional.

As incertezas e imprecisões do mapa astronômico foram reduzidas para 40 microarcossegundos - algo como a espessura de um grafite de 0,7 milímetro de um lápis visto a uma distância de 2.500 quilômetros. Isto é cinco vezes mais preciso do que o mapa anterior.

Mapa da astronomia

Apesar de sua utilidade para o GPS e para a navegação das sonda espaciais interplanetárias, o principal uso do mapa celeste ICRF2 é para a astronomia.

É com base nele que os cientistas ajustam os telescópios e criam coordenadas de referência para os objetos celestes que observam. Sem o mapa, uma estrela que fosse localizada por um astrônomo não poderia ser facilmente localizada pelos outros cientistas.

Mapa duplamente celeste

A próxima atualização do ICRF poderá não precisar mais dos radiotelescópios utilizados na primeira e na segunda versões. A Agência Espacial Europeia planeja lançar um satélite chamado Gaia, em 2012, que será capaz de observar meio milhão de quasares.

O satélite Gaia utilizará um telescópio óptico mas, como ele estará acima da atmosfera, será capaz de observar a tênue luz desses objetos extremamente distantes. O projeto espera concluir observações suficientes para uma nova atualização do mapa celestial ICRF entre 2018 e 2020.

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