Memorandum. Ciências Espaciais: Portugal e o Mundo

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1 Memorandum Ciências Espaciais: Portugal e o Mundo A Antena Radiotelescópica de 9 metros e os projectos de ciência em Pampilhosa da Serra O projecto GEM Galactic Emission Mapping, iniciado no final dos anos 90 prevê o rastreio do céu em bandas radio para cartografia e análise da emissão sincrotrão nas bandas rádio e microondas da galáxia para calibração/descontaminação dos dados do satélite Planck Surveyor e outras missões. É um esforço internacional de instrumentação, com a instalação do Hemisfério Norte (HN) de antenas e colaboração no tratamento e processamento de dados e ciência. Os parceiros actuais deste projecto são : Lawrence Berkeley National Laboratory (EUA, Grupo do Prof. George Smoot, Prémio Nobel da Física 2006), Instituto de Telecomunicações (Grupo de Radio Astronomia), Dep. Fisica da U. Milão (Grupo do Prof. Marco Bersanelli), Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Brasil), com o apoio da Câmara Municipal da Pampilhosa da Serra. Para além destes dois institutos, refira-se a presença do Principle Investigator da missão Planck Surveyor da ESA (Instrumento LFI) N. Mandolesi e do seu Deputy-PI Marco Bersannelli além de outros investigadores ligados ao Planck Surveyor. A radiação sincrotrão galáctica, originada por electrões relativísticos de raios cósmicos espiralando em torno do campo magnético galáctico, constitui uma perturbação, relativamente à radiação cósmica de fundo. Além disto, a cartografia da sua emissão permite estudar a composição e dinâmica da galáxia e é complementar de estudos de propagação de raios cósmicos e correspondente fundo difuso em raios gama. Neste sentido, George Smoot estimulou várias experiências necessárias à compreensão das emissões da galáxia no Fundo Cósmico em Microondas, uma das quais, no Brasil, está já em curso e é complementar do esforço em Portugal. A PT doou uma antena de 9 metros, no valor de algumas centenas de milhares de euros, para ser adaptada a um radiotelescópio dedicado a survey auxiliares de missões espaciais. A equipa descobriu um local excelente para instalação do Hemisfério Norte em Portugal, situada no concelho de Pampilhosa da Serra. Neste processo, foram percorridos uma boa parte do Alto e Baixo Alentejo, e ainda Beira Alta e Beira Baixa. Para esta pesquisa construíram-se antenas discónicas para as diferentes gamas de frequências a estudar, Esta antena conterá a electrónica necessária receptor electrónico de última geração, com projecto e desenvolvimento em Portugal, em conjunto com os parceiros internacionais - para a detecção da emissão rádio exterior. Refira-se mais uma vez que este esforço mereceu já os comentários públicos muito positivos do Director Cientifico da ESA Prof. David Southwood, pelo know-how e competência que estamos a desenvolver nesta área (GRICES, Apresentação do Programa ESA's Cosmic Vision , Lisboa 2006).

2 Verificada a viabilidade e o interesse do projecto, foi submetida - apesar de se saber, que dado o plafond imposto, qualquer verba atribuída seria mais que insuficiente - uma proposta de financiamento à FCT (POCI/CTE-AST/57209/2004) que veio a ser aprovada com a classificação de excelente e financiada com um valor muito próximo do máximo definido para essa chamada (95k, quando o limite era de 100k ). O projecto iniciou-se oficialmente em 1 de Janeiro de 2005, e a duração prevista foi 3 anos. Seguiu-se o projecto PTDC/CTE- AST/65925/2006, financiado pela FCT em 75keuros (numa proposta de 200k) desta vez com o IT como Instituição líder. Saliente-se que os parceiros tiveram atribuídas uma grant da NASA que apoia o GEM em Berkeley/Paris e que expirará em Maio de 2011 (LBNL) e uma grant do INPE (Brasil). Berkeley financiou parte do layout do sistema português e um posdoc para as tarefas científicas. O INPE financiou um técnico em Portugal para atender às nossas necessidades de reparação após o assalto às nossas instalações na serra. Em 2009 o local foi vandalizado e assaltado. A FCT e o MCTES foram informados deste infeliz acontecimento. Foram procurados recursos adicionais na Sociedade Civil e Autarquia para reparar e minorar os estragos. Conseguiu-se com muito esforço reparar a antena e tê-la operacional para a banda S pelo menos. Em 2009 recebemos um receptor de banda S (2.3GHz), propriedade do LBNL/U. California em Berkeley para efectuar o maior rastreio, cujo design é do Deputy-PI do Planck Surveyor, após ter sido usada no rastreio do Hemisfério Sul. Este foi adaptado e sofreu algumas alterações com vista à operação na nossa antena. Um receptor estado-da-arte, inovador a nível de R&D para banda C (5GHz) e com capacidade de polarimetria foi concebido e montado em Aveiro, respondendo às necessidades do conhecimento de polarimetria de Planck Surveyor (que tem como objectivo a medida da polarização dos fundos difusos do céu numa ampla gama de frequências). O grosso do investimento está destinado às tarefas de R&D de implementação do receptor e exploração científica, com o objectivo de produzir um dos maiores rastreio em área do céu a nível mundial nas bandas S e C. O local escolhido para a instalação da antena fica situado no concelho de Pampilhosa da Serra, freguesia de Fajão, lugar de Porto da Balsa, numa elevação conhecida como Cabeço do Carvalhal, com as coordenadas geográficas 40º 'N, 7º 52.44'. Convém acentuar que o trabalho realizado até esta fase de pré-instalação não teve qualquer financiamento. A escolha deste local, por necessidade de cobertura no Hemisfério Norte, obedeceu a uma pesquisa exaustiva dos locais em Portugal Continental que melhor correspondiam a 3 critérios: latitude não muito elevada, orografia favorável (média altitude), clima relativamente seco (baixa precipitação) e baixa contaminação rádio (ausência de fontes rádio, GSM, etc.), tendo os resultados sido publicados numa revista da área. Neste processo, foram percorridos cerca de 700 km no Interior de Portugal. Para esta pesquisa o IT-Aveiro deu uma importante colaboração, no dimensionamento das antenas discónicas que foram realizadas para as diferentes gamas de frequências a estudar, e no empréstimo da instrumentação e meios

3 logísticos (um grupo gerador portátil). O trabalho foi realizado durante o ano lectivo de , tendo o trabalho de Rui Fonseca (tese de final de curso do Dep. Física do IST) sido classificado com 20 valores e merecido publicação na revista New Astronomy, 11, , A infra-estrutura foi dimensionada pelos Departamentos de Engenharia Civil e Mecânica da Universidade de Aveiro e construída pelo Município de Pampilhosa da Serra. Em 2009, foi lançado o satélite Planck Surveyor da ESA e NASA, missão "cornerstone", com o objectivo de mapear o campo de microondas cósmico. Dada a contaminação deste sinal pela emissão da Via Láctea impôe-se a separação desta emissão para o sucesso deste tipo de experiências espaciais. Por tal motivo, usa-se o rastreio com alta sensibilidade desta emissão, em janela de microondas observável a partir do solo, aumentando assim a gama de frequências do satélite. Trata-se de um dos primeiros experiências na cartografia desta emissão e auxiliar do Planck Surveyor, na fronteira entre radioastronomia clássica/física Fundamental/Eng. Electrónica e com ligações à indústria, que produzirá o primeiro mapa das grandes escalas da Via Láctea nesta banda. Está em discussão um Memorando de Entendimento entre o Planck Core team e o GEM para intercâmbio dos dados. Impacto: Este projecto terá visibilidade, pois responde a uma necessidade de formação experimental nesta área, com sinergias tecnológicas em Ciências Espaciais, Detecção remota, Engenharia Electrónica de Baixo Ruído. Um clone deste projecto foi recentemente proposto noutros contextos para a Antárctida. Neste momento o grosso do financiamento do projecto foi suportado pela sociedade e parceiros. Citamos Câmara Municipal de Pampilhosa da Serra (infra-estrutura), Família Valle (terreno), SOMAGUE (topografia), FIMEL (pintura da antena), TEGAEL (desmontagem e transporte da antena na Base das Lajes), PT-TMN (antena), A. Brito (Consultadoria em mecânica e materiais), IT (projectos internos sobre componentes de baixo ruído) e FCT (2 projectos). A par deste grande projecto outros vão surgindo, como é o caso do HOU-Hands on Universe: a equipa do GEM prestará o apoio técnico, de instalação e operação de um pequeno radiotelescópio de 3 metros dedicado ao rastreio remoto da emissão rádio-sincrotrão da Via Láctea nas salas de aula. Em coordenação com a autarquia, haverá no dia 10 de Abril de 2011 (Feriado Municipal) o arranque europeu deste projecto, financiado pelo programa COMENIUS (EC), com professores e investigadores de toda a Europa. No âmbito deste projecto e no contexto de internacionalização, Pampilhosa da Serra irá receber de 9 a 12 de Abril deste ano uma acção de formação de professores promovida pelo NUCLIO, no âmbito deste projecto europeu Comenius, que visa apoiar os docentes que participam no programa mundial "Global Hands-on Universe" e prepará-los para a dinamização de investigação científica nas escolas com apoio de cientistas. Com este programa, com início previsto ainda para este ano, o Município de Pampilhosa da Serra irá receber o projecto

4 "Connecting Classrooms to the Milky Way" (Conectando Salas de Aula à Via Láctea), que pretende levar a radioastronomia às salas de aula de França, Portugal, Espanha, Polónia e Roménia, através da instalação de pequenos radiotelescópios, denominados Small Radio Antenas (SRT). Os SRT podem ser operados remotamente pela comunidade escolar, através da Internet, permitindo a introdução de diversas temáticas de forma inovadora, como por exemplo: o Sol, a Galáxia, a matéria escura, o papel das tecnologias de Informação e electrónica, etc. Assim, a antena portuguesa será instalada no ESPAÇO JIRA Juventude, Inovação e Residência de Arte, na banda de 1.4GHz (21 cm), com o NUCLIO como responsável pela interligação europeia. O receptor é providenciado pelo MIT, para parte pedagógica e será um motor de Novas Tecnologias nas salas de aula a partir da Pampilhosa da Serra. O Município de Pampilhosa da Serra tendo como ponto nuclear da sua visão estratégica a educação, está já a promover a confluência da investigação científica de alto nível com educação nestas áreas, de uma forma inovadora ligada aos radiotelescópios que, para além da visibilidade acrescida a nível nacional e internacional, terá um impacto no público escolar do concelho e na promoção do gosto pela educação científica. No que toca à envolvência e à visibilidade internacional, destacamos a visita levada a cabo à Antena Radiotelescópica e à LUDOTECA CRIATIVA sita no Espaço JIRA, na vila de Pampilhosa da Serra, em 3 de Setembro último, por cientistas de renome internacional, ligados ao maior projecto actual de radioastronomia do mundo, o projecto Square Kilometer Array ( cujo arranque deverá acontecer em 2015 e que será instalado no hemisfério Sul, ao qual estão ligados o IT e a FCUP. Alguma da tecnologia prevista para este radiotelescópio ao nível da detecção em ondas rádio será testada na Pampilhosa pelo projecto GEM. Esta visita decorreu no âmbito do 4 th RadioNet Engineering Forum Workshop, sobre tecnologia de detecção e transmissão de dados em radioastronomia, realizado na Universidade de Aveiro. Estas acções educativas, algumas das quais resultaram do projecto municipal Ludoteca Criativa candidatado e aprovado pelo Mais Centro QREN, partem da população em idade escolar para uma envolvência de toda a comunidade educativa, tendo a autarquia vindo continuadamente a apostar na formação de parcerias que reforcem esta temática. Por último de salientar que estes projectos estão a desencadear à sua volta um grande número de simpatias, que tendem a demonstrar que a população portuguesa está mais aberta para a Ciência e que o Município de Pampilhosa da Serra, no interior do país, soube aproveitar o seu nada e fazer dele um motor de desenvolvimento, quer através do estabelecimento de protocolos com instituições de ensino superior nacionais, como é o caso da Universidade de Aveiro e da Universidade do Porto, quer através de projectos municipais co-financiados pelo QREN Mais Centro com uma tónica muito especial na educação, como é exemplo o projecto educativo Cientistas na Serra a implementar ao longo de um ano no concelho pela Fábrica da Ciência Viva de Aveiro.

5 Antena de 9 metros - Projecto Galactic Emission Mapping Foto tirada em Junho de 2009, durante Visita Social no XIX ENAA. É visível o espelho primário montado, já reparado, após as necessárias correcções motivadas pelo assalto e roubo do terreno. Trabalhos assegurados pelo Instituto de Telecomunicações, Autarquia Local e Sociedade Civil.

6 4 th RadioNet Engineering Forum Workshop Phottonics in Radiio Asttronomy Visita à antena de Fajão e à Ludoteca Criativa de Pampilhosa da Serra Em cima: José Brito (Presidente CMPPS), Cristina Ventura (Técnica CMPPS), Prof. Venkatasubramani (África do Sul - Radioastrónomo e membro do projecto Square Kilometre Array -SKA que será o maior radiotelescópio do mundo, com construção a começar em 2014); Prof. Reinhard Keller (Alemanha Coordenador europeu do Forum de Engenharia da Radionet); Prof. Arpad Szomoru (Holanda rádio-astrónomo e engenheiro-chefe do Departamento de Operações Técnicas do JIVE Instituto holandês responsável pela coordenação das observações das grandes antenas de radioastronomia na Europa e na Ásia); Eng. Miguel Bergano (Portugal Doutorando da UA e membro do projecto GEM Antena de Fajão); Em baixo: Eng. Gerlinde Bedoe (Alemanha Directora do Departamento de Investigação e representante da Nokia-Siemens Networks (NSN) em Munique e elo de ligação mundial da NSN para o projecto SKA; Prof. Domingos Barbosa (Portugal Investigador do Instituto de Telecomunicações Aveiro, Coordenador do Projecto GEM Antena de Fajão e membro do Comité de Ciência e Engenharia do Projecto SKA); Esposa do Prof. Arpad Szomoru (Holanda).