Participação brasileira no desenvolvimento de instrumentação para o GMT é bem avaliada em evento nos EUA. No início de setembro, um time de pesquisadores e engenheiros brasileiros participou da revisão de projeto conceitual do GMACS, um dos instrumentos que devem estar prontos para a primeira luz do Telescópio Gigante de Magalhães (GMT). Ocorrido na Texas A&M University (TAMU), nos Estados Unidos, o evento é um dos pontos-chave para a construção do GMACS porque avalia como o instrumento vai funcionar dentro do telescópio como um todo – e também analisa se a construção do instrumento é viável com as tecnologias que existem hoje.

O GMACS (GMT Multi-object Astronomical and Cosmological Spectrograph) é um espectrógrafo, ou um dispositivo que decompõe a luz das estrelas por comprimentos de onda, tal como um prisma. Quando estiver em operação, será capaz de “ler” ondas que vão desde a região do ultra-violeta até próximo do infra-vermelho. Isto será muito útil no estudo de galáxias – da luminosidade das mais distantes à história da composição química das mais próximas, passando pela distribuição de matéria escura no Universo e pela evolução de estrelas.

Construir um instrumento desses não é tarefa simples. Segundo o engenheiro Antonio Braulio, que faz parte da equipe que desenvolve o sistema opto-mecânico do GMACS, normalmente o projeto começa “pelo projeto ótico, que dita os objetivos do espectrógrafo; depois vem a engenharia mecânica, que sustenta esses elementos óticos; e depois vêm os softwares de controle”.

Na revisão de projeto conceitual, ou CoDR (Conceptual Design Review), foram discutidos os projetos técnicos das múltiplas disciplinas envolvidas e a engenharia de sistemas do GMACS – e avaliou-se se não há nenhum grande risco envolvido no projeto do espectrógrafo. A equipe é multidisciplinar e internacional, e agrega engenheiros e pesquisadores dos Estados Unidos, Austrália, Coreia do Sul e Brasil – e as áreas de engenharia de sistemas e projeto ótico são lideradas por brasileiros, com importante participação nacional também na mecânica.

Segundo Cynthia Froning, pesquisadora visitante na TAMU e gerente de projeto para o GMACS, a participação brasileira no CoDR superou em muito as expectativas da banca de avaliadores externos e da equipe técnica do GMT. “A equipe brasileira fez um trabalho impressionante”, diz.

Para a pesquisadora, um dos desafios no desenvolvimento de instrumentação para telescópios baseados em terra hoje é a gestão de equipes cada vez maiores, internacionais e inter-instiucionais. “E isso requer uma engenharia de sistemas muito boa – o que é mais fácil de fazer quando se tem equipes menores, o que normalmente era o caso aqui nos Estados Unidos”, conta.

Froning ressalta que a engenharia de sistemas apresentada pela equipe brasileira no CoDR, liderada pelo astrônomo Daniel Faes e pela engenheira Aline Souza, “foi muito acima e além do que teríamos sem a participação deles”. Ela conta que, sem a participação da equipe brasileira, o GMACS não teria um engenheiro de sistemas na equipe. “Na verdade, eu  teria coberto essa área e ficaria limitada ao que posso fazer. Então, eles nos ofereceram a estrutura profissional de que precisávamos. E o trabalho deles foi absolutamente excelente”.

Daniel Faes, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de São Paulo (USP) e responsável pela engenharia de sistemas do GMT Brazil Office, explica que a área busca garantir a efetividade de um sistema complexo como o GMT. Para isso, procura integrar as demandas de várias disciplinas diferentes, como óptica, engenharia mecânica, eletrônica e engenharia de software. “A engenharia de sistemas concilia todas estas demandas e garante que o telescópio e o instrumento que estamos construindo tenham a performance para o qual foram planejados”, observa o astrônomo.

Outro ponto alto da participação brasileira no evento foi a apresentação do design ótico do GMACS. Para Cynthia Froning, “o trabalho nessa área foi extremamente importante porque é a espinha dorsal do instrumento”. Além disso, a cientista de projeto do GMT, Rebecca Bernstein, é especialista no tema e “deu sugestões em um nível técnico muito detalhado”. Segundo Froning, o painel de avaliação ficou bastante satisfeito com a organização da equipe e muito impressionado com a expertise demonstrada por Rafael Ribeiro, doutorando em astronomia na USP e responsável pelo desenho ótico do GMACS.

O objetivo principal do projeto ópotico é determinar qual o melhor conjunto de lentes – e analisar quais os melhores materiais, espessuras e distâncias entre elas na montagem do GMACS. Os cálculos e análises numéricas precisam ser incrivelmente precisos porque tudo é feito sob medida. “Esses materiais não são algo que possamos ir a uma loja e comprar”, conta Rafael Ribeiro. “É preciso criar um projeto conceitual robusto para mandar fabricar os componentes para que depois sejam montados. Por isso, fazemos o máximo para nos certificar de que as análises estão corretas e que aquele projeto funciona – e, mais importante, que a gente consegue fabricá-lo e testá-lo para ter um equipamento funcional”.

Vale lembrar que o GMACS terá quase seis metros de altura por três metros de largura e três metros de profundidade, pesando cerca de oito toneladas – que ficarão suspensas atrás do conjunto de espelhos do GMT, que fará giros de até 70 graus. A força que a gravidade fará sobre o GMACS é um desafio a mais para seu bom funcionamento. “As imagens geradas em operação vão se distorcer, porque o GMACS é muito pesado – e vai ser necessário manter a imagem estável, independentemente do que acontecer no telescópio”, explica Ribeiro.

E é aí que entra a engenharia mecânica, outra área crucial no desenvolvimento do instrumento. O engenheiro Antonio Braulio, que realizou a análise de deformação do GMACS, diz que havia uma preocupação sobre se a estrutura conseguiria ser capaz de atender os requisitos da ótica no que tange às deformações de imagem. “E um dos grandes resultados que tivemos foi de que a proposta para a estrutura do GMACS atende, afinal, a esses requisitos. O projeto pode ser melhorado, mas conseguimos projetar uma estrutura que fique dentro dos valores aceitáveis para as deformações”. Estes resultados também foram muito bem recebidos pela banca avaliadora do CoDR, segundo Cynthia Froning.

O CoDR é a primeira de uma série de avaliações formais que serão feitas até que o GMACS fique pronto. Os próximos passos consistem em revisar os pontos levantados pelos avaliadores no projeto conceitual e seguir para o projeto preliminar do instrumento. “Agora, precisamos fazer um levantamento completo dos requisitos de cada subsistema – e esperamos iniciar a fase de projeto preliminar no início de 2020, já sabendo do conceito e tendo especificado boa parte do sistema”, conta Daniel Faes.

 “Estamos bem animados em continuar trabalhando com os colegas brasileiros nas próximas fases”, conclui Froning.

A participação brasileira no Telescópio Gigante de Magalhães tem financiamento da FAPESP