ZeCoat e NASA criam nanorrevestimento 100 vezes mais fino para o Starshade

Engenheiros da ZeCoat e especialistas da NASA criaram um nanorrevestimento único, 100 vezes mais fino do que alternativas, capaz de gerar a “sombra ideal” para telescópios espaciais finalmente enxergarem exoplanetas muito tênues

O problema: a estrela ofusca o planeta

Encontrar planetas potencialmente habitáveis fora do Sistema Solar é uma tarefa extremamente difícil. O brilho da estrela pode ser bilhões de vezes mais intenso do que o pequeno reflexo vindo do planeta. Por isso, astrónomos costumam comparar o desafio a tentar ver o reflexo de luz de um “mosquito” a voar ao lado de um holofote potente, a vários quilómetros de distância. Para distinguir o “mosquito”, é preciso bloquear o holofote.

Starshade (Escudo Estelar): um “flor” gigante à frente do telescópio

Para resolver isso, a NASA está a desenvolver o projeto Starshade (Escudo Estelar): uma estrutura espacial enorme, em formato de flor, com dimensões próximas de metade de um campo de futebol. A ideia é que esse escudo voe a milhares de quilómetros à frente do telescópio e se alinhe com extrema precisão para cobrir o disco da estrela distante, deixando visíveis apenas os planetas no entorno.

Por que a borda do Starshade precisa ser quase perfeita

Para o escudo funcionar como previsto, as extremidades dos “pétalos” precisam ser mais afiadas do que uma lâmina - algo em torno de 300 nanómetros. Ainda assim, a luz do Sol acaba a espalhar-se nessas bordas, criando uma espécie de “poeira de luz” que atrapalha o telescópio.

Tentativas anteriores de contornar o problema não deram certo: nanotubos de carbono e outros revestimentos ultranegros existentes são grossos demais (vários mícrons). Ao formar uma camada espessa, eles “arredondam” a borda afiada do escudo e, de forma paradoxal, aumentam a dispersão luminosa em vez de a absorver.

A abordagem da ZeCoat: um “sanduíche” ultrafino de metais e vidro

O fundador da ZeCoat, David Sheikh, apresentou um caminho completamente diferente. Em vez de aplicar uma camada espessa de carbono “fofo”, ele recorreu ao método de deposição física de vapor para fabricar uma estrutura multicamada, como um sanduíche de metais e vidro.

O resultado foi um revestimento 100 vezes mais fino do que todos os protótipos anteriores. O mecanismo é simples e elegante: a luz entra em cavidades nanométricas entre as camadas e fica aprisionada. Em vez de refletir, os fotões ressoam ali dentro, como uma onda estacionária num laser (o princípio do ressonador de Fabry–Pérot), até serem totalmente absorvidos pelo metal.

Testes na NASA JPL e o ganho de contraste

No Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (NASA JPL), a novidade foi avaliada com um escaner laser. Os testes indicaram que o revestimento reduz a quantidade de luz refletida em 20 vezes. Esse nível de redução é suficiente para o telescópio “filtrar” a estrela e obter uma imagem nítida de um exoplaneta.

Produção em escala e aplicações além de telescópios

A tecnologia já está a ser ampliada: a ZeCoat aprendeu a aplicar o revestimento com um processo de “rolo a rolo” em folhas enormes de filme de poliimida. Isso abre caminho para cobrir não só as bordas, mas toda a superfície dos “pétalos” do escudo espacial.

Na ZeCoat, a expectativa é que o filme ultranegro também seja útil noutras frentes. Um exemplo é o escurecimento de constelações de satélites (como a Starlink), para que interfiram menos na astronomia feita a partir do solo. Outro uso seria reduzir reflexos dentro das câmaras de smartphones modernos.

O principal projeto, porém, deverá ser o Observatório de Mundos Habitáveis (Habitable Worlds Observatory): a NASA planeia empregar este revestimento para proteger o futuro telescópio principal contra micrometeoritos e sobreaquecimento.

Com esta nano-película, astrónomos esperam que, um dia, a imagem captada mostre não apenas um ponto, mas um mundo real onde, possivelmente, existam oceanos e atmosfera.