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astroPT magazine
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Aplicações Práticas na Engenharia, Física e Astronomia (1) energia elétrica das usinas hidroelétricas. Médicos especializados obtêm uma imagem radiográfica devido à equação do contraste (campo da Biofísica). Muitos de nós aproveitamos os benefícios que a Ciência nos proporciona. Porém, mal sabemos que tudo isso é regido por números. E estes números são transformados em praticidade para a vida moderna.
1) Introdução Vivemos em um planeta cada vez mais tecnológico: carros elétricos e/ou confortáveis, obtenção de energias renováveis e não renováveis, eletricidade em ruas e residências, aparelhos eletrônicos sofisticados, linhas-de-produção robotizada, telecomunicações, GPS, exploração espacial, viagens aéreas, etc. São tantos os exemplos que seria quase impossível enumerálos aqui. Viajamos de avião e não sabemos que sua sustentação no ar é devido às equações de sustentação, força de arrasto, tração e forçapeso. Recebemos eletricidade em nossas casas devido à transformação da energia potencial, passando pela energia cinética de rotação, em
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2) Objetivo O objetivo proposto é mostrar algumas aplicações práticas tanto na Engenharia quanto na Física; assim como na Astronomia. Estimular o
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interesse (também) pelas áreas supracitadas, assim como orientar nas resoluções matemáticas e conceitos físicos em problemas reais. 3) Metodologia e Referência Bibliográfica Será apresentado, já agora neste sítio, um artigo semanal – totalizando uma série de seis -, onde será feito um breve resumo sobre o tema cujo problema real será solucionado. O livrobase será Physics For Scientists And Engineers Extended Version (Física para Cientistas e Engenheiros, Volume Único) dos Professores Paul Tipler e Gene Mosca. Para adquiri-lo, clique aqui. O custo é de US$ 140,99. Pulsares Pulsares são estrelas compostas por nêutrons, que se originam a partir de explosões de supernovas. São absurdamente denPulsar do Caranguejo/Google Imagens sos – levando -se em consideração suas dimensões. Estima-se que possuem, em média, 15 km de diâmetro e massa 40% maior que a (massa) do Sol. Emitem mais de 100.000 vezes a energia solar. Devido às duas características iniciais, apresentam campo gravitacional cerca de 2 x 1011 vezes maior que o terrestre. O mais impressionante, talvez, é a exatidão em sua periodicidade e seu movimento de rotação: um dos pulsares descobertos na Nebulosa do Caranguejo, por exemplo, tinha um período de Página 3
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33,085 milésimos de segundo (ms) – existindo pulsares ainda mais rápidos (600 voltas em 1 segundo sobre seu próprio eixo). Os pulsares estão na camada-limite de densidade: caso seja ultrapassado, torna-se um buraco negro. Foram descobertos por acaso em 1967, durante a tese de doutorado de Dame Jocelyn Bell Burnell, uma jovem estudante de doutoramento da Universidade de Cambridge. O seu objetivo era a busca de pequenas, porém rápidas variações em sinais de rádio oriundos do espaço estelar – chegando, inicialmente, os pulsos regulares destes serem confundidos com sinais de civilizações extraterrestres. Alguns pulsares, por emitirem pouca luz no espectro visível, só podem ser detectados por radiotelescópios; outros, por sua vez, somente podem ser vistos por raios-X. Além do mais, existem pulsares que parecem ser mais velhos que o próprio Universo. Para se aprofundar mais neste assunto em questão, clique aqui. Fontes UFRJ (http://www.if.ufrj.br/teaching/astrofis/ pulsares.html) NASA (http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ science/know_l1/pulsars.html) Exercício Prático (Capítulo 3 – MOTION IN TWO AND THREE DIMENSIONS) 70) Pulsars are neutron stars that emit X rays and other radiation in such a way that we on Earth receive pulses of radiation from the pulsars at regular intervals equal to the period that they rotate. Some of these pulsars rotate with periods as short as 1 ms! The Crab Pulsar, located inside the Crab Nebula in the constellation Orion, has a period currently of length 33.085 ms. It is estimated to have an equatorial radius of 15 km, which is an average radius for a neutron star.
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(a) What is the value of the centripetal acceleration of an object on the surface and at the equator of the pulsar? (b) Many pulsars are observed to have periods that lengthen slightly with time, a phenomenon called “spin down.” The rate of slowing of the Crab Pulsar is 3.5 × 10−13 s per second, which implies that if this rate remains constant, the Crab Pulsar will stop spinning in 9.5 × 1010 s (about 3000 years). What is the tangential acceleration of an object on the equator of this neutron star? Resolução
ac = (〖4π〗2 R) / T2 Substituindo os dados da questão, resulta: (fazendo π = 3,14) ac = ((〖4 x 3,14〗2 )(15000)) /〖0,033〗2 = 543.228.650,1 m/s2 ou 5,4 x 108 m/s2 (b) A aceleração tangencial é dada pelo quociente entre a diferencial dv e dt: at = dv / dt A aceleração tangencial do objeto situado no equador é: at = (〖∆v〗t,f) – 〖∆v〗t,i) / ∆t (ii)
Dados: R (raio equatorial) = 15 km = 15000 m
ac (aceleração centrípeta) = ? (em m/s 2)
onde ∆v é a variação do vetor-velocidade no equador e ∆t é o tempo da taxa de redução do pulsar até parar seu movimento.
at (aceleração tangencial) = ? (em m/s 2)
Como vr,f = 0, a equação (ii) fica:
T (período) = 33,085 ms = 0,033 s
- O exercício proposto sugere determinarmos a aceleração centrípeta de um objeto qualquer que está na superfície e no equador deste pulsar, assim como a determinação da sua aceleração tangencial no equador da mesma. (a) Primeiramente, expressamos a equação da velocidade centrípeta deste objeto (sem determinar sua posição): ac = v2 / R A velocidade linear do objeto é: v = ω R (i) Mas ω = 2π/T, onde ω é a velocidade angular. Substituindo em (i): v = 2π R / T Substituindo na equação da aceleração centrípeta, temos: ac = (2π R / T)2 / R Eliminado os R (numerador e denominador) e efetuando a divisão:
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at = (- vt,i) / ∆t De (i) (em (a) ), temos: v = ω R —> vt,i = 2π R / T at = - ((2π R) / T) / ∆t Resolvendo o quociente: at = -2π R / (∆t T) (iii) Substituindo os valores dos dados em (iii) e fazendo π = 3,14: at = - ((2 . 3,14)(15000)) / (〖9,5 x 10〗10 〖3,3 x 10〗-2) at = – 0,000030387 m/s2 ou – 3,0 x 10-5 m/s2 Equações matemáticas auxiliam os Astrofísicos a compreenderem, posteriormente, um pouco mais acerca das evoluções estelares e formações de buracos negros. Cavalcanti
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Aplicações Práticas na Engenharia, Física e Astronomia (2) Lei da Gravitação Universal
Dando continuidade às Aplicações Práticas na Engenharia, Física e Astronomia, neste segundo artigo será abordado acerca da Lei da Gravitação Universal de Newton e, posteriormente, resolução de um exercício proposto relativamente simples contido no livrobase Physics For Scientists And Engineers Extended Version. (Tipler e Mosca)
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É sabido que ao longo dos séculos o homem tentava descobrir o motivo da queda dos objetos. Desde Aristóteles, passando por Galileo Galilei, a gravitação dos corpos só foi conhecida, tal como a concebemos atualmente, com a publicação da obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (publicada em 05/07/1687). Nesta obra, composta por três volumes, Isaac Newton, com base nos estudos anteriores de Tycho Brahe, Galileo Galilei e Johannes Kepler, elabora a Lei da Gravitação Universal, as 3 Leis de Newton (base da Mecânica Clássica) e a demonstração das Leis de Kepler para o movimento dos corpos. Antes da publicação desta obra, a comunidade científica da época não aceitava a ideia de que as leis da Física observadas na superfície terrestre podiam ser estendidas aos corpos celestes. Deduzindo as 3 Leis de Kepler, Newton postulou que existia uma força de atração para cada par de elementos, proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre estes. - Equação da Gravitação Universal Sejam m1 e m2 as massas das partículas nas posições,
respectivamente, e seja
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a posição relativa da partícula 2 à partícula 1, como mostra a figura abaixo:
r12
onde G é a constante da gravitação universal de Newton e as forças centrípetas das partículas 1 e 2 são dadas por:
r1 r2
onde o vetor-resultante é unitário de 1—>2. A força F vetorial,
força que a partícula 2 exerce sobre a partícula 1, é igual e oposta a…
… que obedece à 3º lei de Newton (Ação e Reação). A força gravitacional acima (1—>2) é dada pela seguinte equação: Exercício Prático (Capítulo 11 – GRAVITY) 31) Jupiter’s satellite Europa orbits Jupiter with a period of 3.55 d at an average orbital radius of 6.71 × 108 m. A força gravitacional de uma partícula de massa m1 que atua pontualmente sobre uma partícula m2 é dada por:
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(a) Assuming that the orbit is circular, determine the mass of Jupiter from the data given. (b) Another satellite of Jupiter, Callisto, orbits at an average radius of 18.8 × 10 8 m with an orbital
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T2= 〖K r〗3 TEUROPA2 = 〖4π〗2 / G MJUPITER rEUROPA3 MJUPITER = 〖4π〗2 / (G TEUROPA2 ) rEUROPA3 MJUPITER = (〖4π〗2 (〖6,71×10〗8)3) / (〖(6,673×10〗-11)( 〖306.720)〗2 ) MJUPITER = 〖1,89 x 10〗27 kg (b) Equação da aceleração centrípeta: ac= v2 / R (i) period of 16.7 d. Show that these data are consistent with an inverse square force law for gravity (Note: DO NOT use the value of G anywhere in Part (b)). Resolução Dados: rEUROPA = 6,71 x 108 m G = 6,673 x 10
-11
2
N m /kg
2
TEUROPA = 3,55 dias = 306.720 s 8
rCALISTO = 18,8 x 10 m TCALISTO = 16,7 dias = 1.442.880 s MJUPITER = ? (em kg) aEUROPA/aCALISTO = ? (relação entre as acelerações centrípetas) - O exercício proposto pede para determinarmos a massa de Júpiter a partir do raio médio orbital, constante da gravitação universal e período orbital de um de seus satélites, Europa, assim como mostrar que estes estão de acordo com a lei do inverso do quadrado da força da gravidade a partir dos dados do satélite Calisto – sem utilizarmos o valor de G no item (b). (a) Assumindo órbita circular (“Assuming that the orbit is circular (…)”), aplicamos a 3º Lei de Kepler (Lei dos Períodos), tendo-se:
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Mas v = 2π R / T. Substituindo na equação (i): ac = ((2π R /T)2) / R ac = (〖4π〗2 R) / T2 Expressando a aceleração centrípeta de Europa e Calisto, temos: ac (EUROPA) / ac (CALISTO) = ((〖4π〗2 REUROPA) / (TEUROPA2 )) / ((〖4π〗2 RCALISTO) / (TCALISTO2)) ac (EUROPA) / ac (CALISTO) = (Tc2 REUROPA) / (TEUROPA2 RCALISTO ) Substituindo as acelerações centrípetas recorrendo à Lei dos Períodos de Kepler: ac (EUROPA) / ac (CALISTO) = (K RCALISTO3 REURO3 PA) / (K REUROPA RCALISTO ) aEUROPA / aCALISTO = (RCALISTO2) / (REUROPA2) Ou seja, a força gravitacional varia com o quadrado da distância entre os corpos. _______________________________________ ____________________________ Sugestão: refazer o item (a) para determinar a massa da Terra. (Dados: rLUA = 3,82 x 108 m; G = 6,673 x 10-11 N m2/kg2; TLUA = 27,44 dias) Cavalcanti
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Aplicações Práticas na Engenharia, Física e Astronomia (3) tanto uma chapa fotográfica quanto finas lâminas de metal – mesmo quando este sal não era estimulado nem por raios catódicos nem por radiação solar. Diante disso, o físico francês concluiu que este emitia raios com propriedades similares às dos raios X (descoberto anteriormente por Röntgen). Estava descoberta a radioatividade.
- Os Experimentos de Rutherford
Dando continuidade às Aplicações Práticas na Engenharia, Física e Astronomia aqui e aqui, neste terceiro artigo será abordado acerca da Radioatividade aplicada no campo da Física Nuclear. Ao final do artigo, será resolvido um exercício proposto do livro-base, Physics For Scientists And Engineers Extended Version (Tipler e Mosca), onde mostrará a aplicação do tema abordado – utilizando conceitos físicos/químicos e equações matemáticas aplicadas na área supracitada. Radioatividade - Descoberta da Radioatividade No século XIX, o físico francês Becquerel, responsável pela descoberta do urânio (U) estudando determinadas substâncias fluorescentes, notou que o K2(UO2)(SO4)2 (um dos sais de urânio) tinha a capacidade de “marcar”
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No final do século XIX, Marie Curie, estudando minérios de urânio, mostrou que a intensidade da radiação emitida seria proporcional à quantidade de urânio (puro) contido nos minérios – fenômeno atômico. Então, o físico inglêsRutherford elaborou um aparelho para compreender este fenômeno, como mostra o esquema abaixo:
Uma vez passando pelo campo magnético provocado pelas placas, Rutherford percebeu que os feixes de radiação tinham desviado suas trajetórias: os denominados raios α (alfa) foram desviado em direção à placa (-); então, continham cargas (+) na sua constituição. Os denominados raios β (beta), por sua vez, sofriam desvio para a placa (+); portanto, continham cargas (-) na sua composição. Os raios γ (gama) só foram des-
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onde λ é a constante de decaimento. A taxa de variação dN/dt é proporcional a N. Dividindo ambos os termos por N, temos:
cobertos por Villard (físico francês), no início do século XX, quando repetiu o experimentos de Rutherford. Os raios γ não sofrem qualquer desvio – por se tratar de ondas eletromagnéticas. Ao contrário das partículas α e β, as ondas γ não possuem nem massa atômica nem carga elétrica; em outras palavras, não alteram nem o número atômico (Z) nem a massa atômica (A). Posteriormente, foi-se aperfeiçoando as pesquisas nesse campo, onde se permitiu determinar a carga, massa atômica, capacidade de penetração e velocidade: Tipo de radiação
Massa (em u)
Capacidade de Penetração
Velocidade (com relação à velocidade da luz no vácuo)
Alfa (+2)
4
Baixa
1/10c
Beta (-1)
0
Moderada
9/10c
Gama (0)
0
alta
c
- Taxa de Decaimento (R) Seja N o número de núcleos radioativos no instante t. Considerando aleatório o decaimento de um núcleo qualquer, o número de núcleos que decaem em um intervalo de tempo dt é proporcional a N e dt. A variação de N é dada por: Página 9
Integrando a equação:
Como λ é uma constante, esta sai da integral. Portanto, a equação acima fica:
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Trata-se de duas integrais imediatas:
Onde N é o número de núcleos radioativos em um dado tempo t. De modo análogo:
Que representa a taxa de decaimento (radioativo) por segundo e R0 = λN0 no instante t = 0. O tempo de meia vida (ou período de semidesintegração) é o tempo necessário para que um núcleo radioativo se desintegre à metade de sua massa inicial e é dado por t1/2 . Após n meias-vidas, a taxa de decaimento R fica:
Passando o logaritmo para o outro lado da igualdade, a equação acima fica:
Onde o tempo de meia-vida varia conforme o material praticado. - Decaimento alfa Isolando N:
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É sabido que elementos químicos com números atômicos bastante elevados (Z > 83) ou núcleos tão leves do grupo dos lantanídeos, podem ser
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Taxa de decaimento radioativo do rádio-226
instáveis para decaimento α – já que a massa atômica do núcleo radioativo inicial é maior que a soma das massas dos produtos deste decaimento. Genericamente:
No decaimento acima, o núcleo-filho tem 2 prótons e 2 nêutrons a menos que o núcleo original.
Número de elétrons emitidos num decaimento beta em função da energia
Para o decaimento beta :
Para se aprofundar sobre a questão da energia não se conservar durante o decaimento β, sugiro a leitura do capítulo 40 do livro-base deste artigo. - Decaimento gama
- Decaimento beta Quando um determinado núcleo contém excesso de nêutrons ou falta destes, ocorre decaimento beta β. Durante o decaimento, os elétrons livres são emitidos próximos à velocidade da luz (como já vimos na tabela mais acima); o número de massa (A) permanece constante e o número atômico (Z) aumenta uma unidade β-1 ou diminui β+1. Como possuem massas muito pequenas, velocidades maiores que as partículas α e menor carga elétrica, possuem uma capacidade maior de penetração que estas – chegando à ordem de 50 a 100 vezes.
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Como já vimos anteriormente, os raios gama (γ), ao contrários das partículas alfa (α) e beta (β) são ondas eletromagnéticas com comprimentos de ondas bastante pequenos (10-5m) e por isso não sofrem desvio quando submetidos à um campo magnético. Durante seu decaimento, tanto o número atômico (Z) quanto o número de massa (A) não sofrem alterações em seus valores. Contudo, a vida média do decaimento alfa é bastante curta, sendo geralmente observado quando sucede os decaimentos beta e gama. Para o decaimento do cobalto-60:
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sample initially? Resolução Dados: R = 85,2 Bq R0 = 115,0 Bq t = 2h 15min = 2,25 horas - Aplicações da Radioatividade
λ =? λ1/2 = ?
Comumente, utilizamo-nos das várias aplicações desta área da ciência e sequer percebermos, como mostra o quadro abaixo: Sub área
Aplicação
Indústria
Utilização de isótopos radioativos em análises não destrutivas de matérias
Datação com carbono 14
Permite-nos determinar a idade de diversos artefatos históricos e préhistóricos
Agricultura
A irradiação provocada pelo isótopo Co-60, por exemplo, provoca a extinção de bactérias e fungos – causadores do apodrecimento dos alimentos e atuando como esterilizadores
Medicina
Inserimento de uma pequena quantidade de material radioativo para determinar as condições de determinados órgãos; utilização do traçador I-131 para tratamento do câncer de tireóide; aplicações diversas na Medicina Nuclear
N0 = ? - O exercício sugere determinarmos a constante de decaimento e o tempo de meia-vida da amostra do isótopo radioativo e determinar o número de núcleos radioativos iniciais. (a) A taxa de decomposição é dada por: R = R0 e-λt e R0 = λN0. Aplicando o logaritmo para retirarmos a constante de decaimento λ do expoente, temos: λ = ln(R / R0 ) / (-t) Substituindo os valores contido nos dados: λ = ln(85,2/115,0) / (-(2,25)) = 0,13 h-1 O tempo de meia-vida é dado pela equação abaixo: λ1/2 = ln(2) / λ Substituindo o valor da constante de decaimento encontrado: λ1/2 = ln(2) / 0,13 = 5,33 horas
Exercício Prático (CAPÍTULO 40 – NUCLEAR PHYSICS) 33) A sample of a radioactive isotope is found to have an activity of 115.0 Bq immediately after it is pulled from the reactor that formed the isotope. Its activity 2 h 15 min later is measured to be 85.2 Bq. (a) Calculate the decay constant and the half-life of the sample. (b) How many radioactive nuclei were there in the Página 12
Que é o tempo necessário para que uma amostra de um isótopo radioativo se reduza à metade da massa inicial. (b) Isolando N0: N0 = R0 / λ Fazendo λ = 0,13 h-1 = 3,6×10-5 s: N0 = 115,0 / (3,6×10-5)=3.144.444,44 ou [3,18x10]6 núcleos radioativos presentes na amostra inicial. Cavalcanti
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Aplicações Práticas na Engenharia, Física e Astronomia (4) Aprendemos, a partir do modelo atômico de Rutherford, que os prótons ficam inseridos no núcleo de um átomo – mesmo onde ocorre forte repulsão eletrostática – através de uma força nuclear forte: força de curtíssimo alcance, porém, quando comparada dentro de sua região de ação, é bem mais intensa que as forças gravitacional e eletromagnética. Quando uma determinada partícula bombardeia um núcleo atômico, ocorrem processos diversos: esta pode ser espalhada, de modo elástico ou inelástico, ou absorvida pelo núcleo, sendo que outras partículas podem ser emitidas. No espalhamento elástico, os fótons incidem sobre as partículas e conservam energia. No espalhamento inelástico, ocorre movimentação dos átomos: o núcleo atômico fica excitado e, posteriormente, decai, emitindo fótons. Durante as reações nucleares, é constante as transformações de massa em energia. Portanto, utilizamos a equação de Einstein para determinarmos a quanProsseguindo com o artigo Aplicações Práticas na Engenharia, Física e Astronomia, hoje abordaremos acerca dos processos de fissão e fusão nuclear – com a resolução de um exercício proposto relacionado à área – contido no livro-base Physics For Scientists And Engineers Extended Version, de Tipler e Mosca. Fissão e Fusão Nuclear - Reações Nucleares No Ensino Médio (ou Secundário), estudamos as reações nucleares e seus processos.
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Curva de Winsaker: a espontaneidade ocorre para pontos abaixo do ponto inicial da reação. A região mais estável está situada nos pontos mais baixos da energia média (MeV) por número de núcleon (A) – ao redor do elemento Ferro (Fe). Aumentando o número de núcleons, tem -se fusão nuclear. Diminuindo o número de núcleons, tem-se fissão nuclear.
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tidade de energia liberada ou absorvida durante o processo de reação: Q = Δm c2 (i) Se a reação é dita endotérmica, a massa total das partículas iniciais é menor que à da massa inicial, sendo necessário absorção de energia para que possa ocorrer a reação. Portanto, a eq. (i) fica: Q = – (Δm) c2 (ii)
fissão de um átomo de urânio-235, o nêutron, ao bombardear o núcleo deste, promove a quebra em dois núcleos menores, fazendo com que mais nêutrons sejam liberados, atingindo novos núcleos e, consequentemente, provocando mais quebras, acarretando uma reação em cadeia. Durante esta reação nuclear, formam-se novos produtos: A bomba atômica, denominada Little Boy (possuía 12 quilotons de TNT) (1 quiloton: 1000 toneladas de TNT), que foi jogada em Hiroshima – em 6 de julho de 1945 -, era justamente uma bomba cria-
Um fator a ser considerado para que uma reação nuclear ocorra de maneira espontânea, liberando energia, é que a energia média por núcleo diminua. Porém, este não é o único fator: simetria e temperatura também contribuem para a As duas faces de uma mesma moeda: podemos utilizá-la para o bem… ou para o mal. espontaneidade da reação.
- Fissão Nuclear Descoberta em 1938 por dois cientistas alemães (Otto Hahn e Fritz Strassmann), consiste no processo onde ocorre quebra de grandes núcleos em núcleos menores que os iniciais, liberando uma elevada quantidade de energia. Antes da II Grande Guerra, cientistas estavam a buscar novos elementos químicos, a partir de um número atômico (Z) maior que 92, bombardeando o núcleo de urânio (U) com nêutrons. Núcleos pesados como
este estão sujeitos à fissão espontânea. Durante a Página 14
da com o mesmo princípio da fissão do urânio235. Em contrapartida, temos reatores de fissão nuclear – a partir de urânio-235, urânio-233 ou plutônio-239 – para produzir energia elétrica.
- Fusão Nuclear Descoberta no final da década de 1930, por Lise Meitner e Otto Robert Frisch (ambos cientistas austríacos), a fusão nuclear é um processo inverso da fissão nuclear: consiste no agrupamento de núcleos pequenos em núcleos maiores. Entretanto, assim como na fissão nuclear, libera elevada quantidade de energia. Na verdade, a energia liberada durante uma fusão nuclear é bem maior que a energia liberada durante uma fissão nuclear – cerca de quase 10 vezes mais energética. De modo geral, dois núcleos pequenos, como o deutério (2H) e o trício (3H), se fundem para formar um núcleo maior, ou seja, mais pesado: 2
H + 3H ——-> 4He + n + 17,6 MeV (*)
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ou 2
H + 3He ——-> 4He + n + 18,0 MeV (**)
Por causa da repulsão eletrostática entre os dois núcleos de hidrogênio, são necessárias energias cinéticas da ordem de 1 MeV, ou temperaturas da ordem de milhões na escala kelvin , para que atuem as forças nucleares durante a fusão. O nosso astro-rei, por exemplo, realiza em seu interior, a todo instante, reações de fusão nuclear. Estas condições poderiam ser obtidas num acelerador de partículas; porém, devido à uma série de fatores, requereria uma quantidade de energia maior que a produzida em seu interior. Alguns projetos e modelos de reatores nucleares conseguem suportar tais temperaturas utilizando -se da técnica do confinamento magnético. Em contrapartida, existe a problemática com relação à energia gasta para reunir as condições ideais para produzir fusão nuclear – maior que a que se obtém no processo. Apesar de todas estas implicações, reatores de fusão nuclear são mais eficientes que os de fissão e são promissores por produzirem menos resíduos radioativos.
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Expressando o número de fissões N por segundo em termos de potência e energia liberada por fissão: N = P/Ep/emissão Convertendo MW em elétron-volt por segundo (eV/s): P = (5 x 108 J/s x 1 eV) / 1,602 x 10-19 J P = 3,12 x 27eV/s Convertendo 200 MeV em eV: 1 MeV ——- 1 x 106 eV 200 MeV ——- x x = 2 x 108 eV Substituindo em N: N = (3,12 x 27eV/s) / (2 x 108 eV) N = 1,56 x 1019/s = 1,56 x 1019 s-1 O número de fissões por segundo necessário para obtermos um reator com 500 MW de potência é 1,56 x 1019. _______________________________________
_______________________________________
Correções:
Exercício Prático (CAPÍTULO 40 – NUCLEAR PHYSICS) (45) Assuming an average energy of 200 MeV per fission, calculate the number of fissions per second needed for a 500-MW reactor. Resolução Dados: P = 500 MW E = 200 MeV N = ? (em fissões por segundo) - Este quesito pede para determinar o número de fissões por segundo que é necessário para obtermos um reator com 500 MW de potência. A energia total é dada por: E = N Enúcleo Página 15
(*)
Reação de fusão nuclear corrigida por Manel Rosa Martins; (**) Informação acrescentada por Manel Rosa Martins. Também se pode fazer fusão juntando os núcleos de 2H com 3He (Hélio três) obtendo 4He + n ( um neutrão tem carga zero, é o mesmo que somar zero) com o mesmo saldo de 18 Mev obtido na fusão com o Trítio, ou Trício. Manel Rosa Martins Cavalcanti
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Aplicações Práticas na Engenharia, Física e Astronomia (5) “Na natureza, nada se perde, nada se cria; tudo se transforma“ Parafraseando Lavoisier, podemos afirmar que, assim como a massa, a energia não pode ser perdida, nem destruída: apenas transformada. A recorrência à Lei de Conservação da Matéria darse-á pelo fato de ser laborioso estabelecer uma definição direta do que é energia. Podemos, também, associar o conceito de energia com o movimento (energia cinética) ou repouso, em função da posição (energia potencial). Sem entrar nos meandros da Relatividade Especial, por hora, podemos estabelecer o Princípio da Conservação de Energia (ou, nada mais, nada menos, que a aplicação da 1º Lei da Termodinâmica) (recomendo um bom e velho livro de Física para se aprofundar neste assunto em questão):
No 5º artigo de Aplicações Práticas na Engenharia, Física e Astronomia, abordaremos, resumidamente, acerca da Energia Potencial Gravitacional contendo, ao final deste, a resolução de um exercício proposto no livro-base Physics For Scientists And Engineers Extended Version, dos Professores Tipler e Mosca, e a proposição em um projeto real.
“A energia não pode ser criada nem destruída; apenas transformada. O “aparecimento” (*) de um tipo de energia é acompanhado do desaparecimento de outro tipo de energia, na mesma proporção.”
Energia Potencial Gravitacional Em 1789, o cientista francês Antoine Laurent de Lavoisier, um dos pais das Leis Ponderais (recomendo um bom e velho livro de Química para se aprofundar neste assunto em questão), publicou uma obra intitulada Traité Elémentaire de Chimie - obra esta que lançou as bases da Química Moderna (experimental). Nesta obra, Lavoisier estabeleceu, através de observações e, principalmente, empirismo, a lei que se tornou célebre: Página 16
Estação Espacial Internacional (ISS) – Crédito: NASA
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Sabemos que existem vários tipos de energia: energia eólica, energia nuclear, energia térmica e fotovoltaica, energia elétrica e as mais conhecidas por nós na vida acadêmica: energia cinética, energia potencial (gravitacional e elástica) e energia mecânica. A energia potencial gravitacional, objeto deste estudo, é a energia mecânica armazenada que pode ser transformada em energia cinética: energia mecânica esta capaz de realizar trabalho. A energia potencial gravitacional está relacionada com a posição do objeto no campo gravitacional terrestre, por exemplo, sendo diretamente proporcional ao peso deste e a altura em que se encontra um referencial. Seja m (no SI: quilograma -> kg) a massa de um corpo; r, a distância deste (em metros -> m) com relação à superfície da Terra; dU a energia potencial gravitacional (em Joules -> J) e g a aceleração da gravidade (em metros por segundo ao quadrado -> m/s2). A energia mecânica total do corpo é a soma das energias cinética e potencial: E = K + U (i)
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Fg = G MT m / r2 (v) Reescrevendo a eq. (ii): dU = - Fg x dl dU = – (- Fg x ur) (vi) onde u r é o vetor unitário na direção +r e dl = ur x dl (vetorial) = dl cosΦ = dr. Substituindo dl e (v) em (vi): dU = (G MT m / r2)dr (vii) Atribuindo, para o limite inferior e superior de integração do lado esquerdo da equação (vii), 0 e U, respectivamente e, para o limite inferior e superior de integração do lado direito, ∞ e r, respectivamente: ∫ dU = ∫ G MT m / r2 dr U = G MT m ∫ r -2 dr U = - G MT m / r + c1 (ix) onde c1 é uma constante de integração. Fazendo c1 = U0 = 0:
sendo K = massa gravitacional / massa inercial.
U = - G MT m / r + U0
A energia potencial gravitacional do objeto é dada por:
U(r) = - G MT m / r (x)
dU = – F x dl (ii) onde F é a força vetorial conservativa (atrativa) aplicada no objeto e dl o deslocamento vetorial realizado por este. A distância do corpo ao centro da Terra é dada por: r = RT + h (iii) onde RT é o raio da Terra e h a altura do corpo. Considerando-o próximo à superfície terrestre, U = 0 e r = RT . A energia potencial fica:
Ou seja, a energia potencial gravitacional tem valor máximo quando o sistema Terra-corpo estão infinitamente separados. ________________________________________ (*)
É ímpar ressaltar que as aspas é para relembrarmos que a energia, já subentendida nas entrelinhas, não surge como num passe de mágica.
m g h = m g (r - RT) (iv)
________________________________________ Exercício Prático (CAPÍTULO 11 – GRAVITY)
Para uma força gravitacional Fg aplicada ao corpo:
(49) While trying to work out its budget for the
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next fiscal year, NASA wants to report to the nation a rough estimate of the cost (per kilogram) of launching a modern satellite into near-Earth orbit. You are chosen for this task, because you know physics and accounting. (a) Determine the energy, in kWh, necessary to place 1.0-kg object in low-Earth orbit. In low-Earth orbit, the height of the object above the surface of Earth is much smaller than Earth’s radius. Take the orbital height to be 300 km.
E=K+U E = 1/2 U (a) Mas U = - G MT m / r. Substituindo em (a): E = - G MT mcorpo / 2r Fazendo G = 6,67×10-11 N m2 / kg2; MT = 5,98 × 1024 kg; r = RT = 6378,1 km = 6,37 × 106 m: E = - 6,67×10-11 x 5,98×1024 x 1,0 / 2(6,37×106) E = 31.308.163,27 J ou 3,13 x 107 J Convertendo joules em quilowatt-hora: 1 kW h ——- 3,6x106J
(b) If this energy can be obtained at a typical electrical energy rate of $0.15/kW⋅h, what is the minimum cost of launching a 400-kg satellite into low-Earth orbit? Neglect any effects due to air resistance. Resolução Dados: mcorpo = 1,0 kg r = 300 km = 300.000 m = 3 x 105 m taxa = $ 0,15 / kW h
x kW h ——- 3,13x107 J x = 8,7 kW h E = 8,7 kW h (b) O custo mínimo é dado, semanticamente, por: Cm = (taxa / kW h) x (energia requerida no item (a) / kg) x (massa do satélite que deseja lançar) Cm = (0,15 / kW h) x (8,7 kW h / kg) x (400 kg)
msatelite = 400 kg
Cm = 522,00 = US$ 522,00
E = ? (em kW h)
Ou seja, tomando-se como base de cálculo a energia necessária para levar à órbita baixa um corpo de 1,0 kg, custará US$ 522,00 para lançar um satélite de 400 kg.
custo mínimo = ? (em dólares) - O exercício proposto diz que a NASA quer determinar no item (a), para seu orçamento no próximo ano fiscal, a energia (em kW.h) necessária para colocar um corpo de 1,0 kg em órbita baixa; e, no item (b), levando-se em consideração a energia calculada no item anterior, obtida a uma taxa de $ 0,15 / kW h, a estimativa do custo mínimo para lançar um satélite de 400 kg também em órbita baixa – considerando desprezível a resistência do ar. (a) A energia mecânica total de um satélite em órbita baixa é dada pela sua conservação: Página 18
_____________________________________ Refaça o item (b) para estimar o custo de lançamento da Estação Espacial Internacional (ISS): r = 347 km; mISS = 303 ton; taxa = R$ 0,25 kW h ou € 0,075 kW h
Cavalcanti
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Aplicações Práticas na Engenharia, Física e Astronomia (6) Por fim, neste 6º artigo das Aplicações Práticas na Engenharia, Física e Astronomia, conheceremos um pouco acerca dos fluidos, escoando por algumas equações da Hidrodinâmica e, ao final deste, a resolução de um exercício proposto no livro-base Physics For Scientists And Engineers Extended Version, dos Professores Tipler e Mosca. Espero que tenham gostado e o objetivo, cumprido. Hidrodinâmica A Mecânica dos Fluidos é vista tanto no Ensino Médio (ou Secundário), de maneira superficial, quanto para àqueles que decidem ingressar num curso de Engenharia (de maneira mais aprofundada). A visibilidade desta notável área da ciência é simplesmente fenomenal: aviação, naval, automobilística (próximo artigo, não vinculado a este grupo de post’s, abordará a Aerodinâmica), biológicas, etc. É uma área da ciência acessível à todos, admirada por poucos e ignorada por muitos – e, neste último, entra o desinteresse não só por esta belíssima área como muitas outras (áreas) científicas. - Introdução Hidrodinâmica é a parte da Mecânica dos Fluidos (que, por sua vez, é um ramo da Física) que aborda acerca do movimento de líquidos e gases em um determinado sistema. A etimologia da palavra hidrodinâmica é mantida por tradição, pois é sabido que estudava-se inicialmente somente o comportamento da água. O escoamento de qualquer fluido pode ser de três tipos: regime lamiPágina 19
nar (número de Reynolds < 2000), regime crítico (número de Reynolds 2000 < NR < 3000) e regime turbulento (número de Reynolds > 3000). O número de Reynolds é adimensional, ou seja, não vem acompanhado por unidade. Para facilitar o estudo deste fenômeno, consideremos, a partir de agora, o escoamento dos fluidos em regime estacionário. - Equação da Continuidade Seja um tubo, de seções transversais S1 e S2 e áreas A1 e A2, onde contém um fluido operando com volume ΔV em um intervalo de tempo Δt:
As massas Δm1 e Δm2 do fluido são dadas, respectivamente, por: Δm1 = ρ1 A1 v1 Δt Δm2 = ρ2 A2 v2 Δt onde ρ1 e ρ2 são as massas específicas do fluido nas seções 1 e 2, respectivamente. A vazão através de uma seção S é dada por: Z = ΔV / Δt cujo ΔV é o volume do fluido dado por A Δs. À medida que o fluido vai se aproximando da seção transversal S2, a velocidade aumentará de modo que sua massa também aumenta. Portanto, a equação da continuidade IM é dada pela diferença entre as massas nas seções transversais S1 e S2 e a diferencial da taxa de variação da massa entre estas seções pelo tempo: IM1 - IM2 = dm12 / dt e IV = A v a vazão volumétrica do sistema.
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- Equação de Bernoulli Durante um escoamento estacionário, as partículas constituintes do fluido movem-se pelas linhas de corrente, linhas estas que não se cruzam num modelo. Adentrando numa região de pressão reduzida, devido à diminuição da área do tubo, sua velocidade aumenta devido à pressão que age “atrás” do fluido ser “maior” que a pressão que age à “frente” – em outras palavras, a pressão que empurra o fluido é maior que a pressão que se opõe ao seu movimento. Aplicando a 2º Lei de Newton à uma partícula do fluido de massa m: F = m (dv / dt) (i) Sendo m = ρ A ΔL. A força F deve-se à pressão P “atrás” da partícula e à diferença de pressão P + ΔP, à “frente” desta. Então: F = (P A) – (P + ΔP) A F = – A ΔP e ΔP / ΔL = dP / dx ΔP = (dP / dx) ΔL (ii) Substituindo (ii) em (i): - A (dP / dx) ΔL = ρ A ΔL (dv / dt) - dP = ρ (dv / dt) dx (iii) Da mecânica: v = dx / dt. Então, a eq. (iii) fica: dP = - ρ v dv (iv) Integrando ambos os termos da eq. (iv), e aplicando para os limites inferior e superior da integral à esquerda, P1 e P2 , respectivamente, e v1 e v2 , para os limites de integração inferior e superior à direita, temos: ∫ dP = – ρ ∫ v dv (v) Trata-se de duas integrais imediatas. Resolvendoas: P2 - P1 = (1/2) (ρ v12) - (1/2) (ρ v22) (vi) Fazendo separação de variável, a eq. (vi) fica: P1 + (1/2) (ρ v12) = P2 + (1/2) (ρ v22) (vii) Considerando h1 e h2 as alturas inicial e final do tubo: P1 + ρ g h1 + (1/2) (ρ v12) = P2 + ρ g h2 + (1/2) (ρ v22) (viii) que é a equação de Bernoulli para um escoamenPágina 20
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to não-viscoso. ______________________________________ Exercício Prático (CAPÍTULO 13 – FLUIDS) (59) The $8-billion, 800-mile-long Alaskan Pipeline has a maximum volume flow rate of 240,000 m3 of oil per day. Most of the pipeline has a radius of 60.0 cm. Find the pressure P′ at a point where the pipe has a 30.0-cm radius. Take the pressure in the 60.0-cm-radius sections to be P = 180 kPa and the density of oil to be 800 kg/m3. Assume laminar nonviscous steady-state flow. Resolução Dados: IV = 240.000 m3/dia = 2,7 m3/s r1 = 60,0 cm = 0,6 m; P’ = ? (em kPa) r2 = 30,0 cm = 0,3 m; P = 180 kPa; ρ = 800 kg/m3 - O exercício sugere a determinação da pressão P’ no ponto onde o raio do tubo tem valor 30,0 cm, a partir da pressão conhecida na seção do tubo de raio 60,0 cm e massa específica de 800 kg/m3 . Fazendo h1 = h2 = h, a equação de Bernoulli fica: P + 1/2 ρ v12 = P’ + 1/2 ρ v22 P’ = P + 1/2 ρ (v12 – v22) sendo v1 = IV / A1 = IV / π r12. Pela equação da continuidade, temos que: A1 v1 = A2 v2 <=> v2 = (A1 / A2) v1 <=> v2 = (A1 / A2) (IV / A1) <=> IV / A2 = IV / π r22 Substituindo os termos e simplificando na equação de Bernoulli: P’ = P + 1/2 ρ [(IV / π r12)2 - (IV / π r22)2)] P’ = P + [(ρ IV2 / 2π2) (1 / r14 - 1 / r24)] Substituindo os valores na equação acima e fazendo π = 3,14: P’ = 180+[(800x(2,7) 2)/2x(3,14)2)(1 / (0,6)4-1/(0,3) 4 )] <=> P’ = 180 kPa + (- 36.230,09 Pa) 1 Pa ——-> 0,001 kPa 36.230,09 Pa ——-> x kPa x = 36,23 kPa ’ P = 180 kPa – 36,23 kPa = 143,77 kPa Ou seja, no ponto do tubo onde a velocidade é maior, a pressão é menor. Cavalcanti
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Deneb, por que te chamam assim? A terceira estrela do asterismo conhecido como Triângulo de Verão (ou Triângulo de Inverno para quem mora no Hemisfério Sul; ou Triângulo do Norte por causa da localização de suas três estrelas no Hemisfério Boreal) chama-se Deneb. Deneb é a estrela mais brilhante da constelação do Cisne. Seu nome vem do árabe “Al Dhanab al Dajajah”, que quer dizer “a cauda da galinha”. O cisne foi uma adaptação grega, já que no Oriente Médio, uma região desértica, não haviam cisnes. Os gregos chamaram assim a constelação vinculando ao mito do envolvimento de Zeus com Leda, rainha de Esparta. Podemos dizer que esta estrela é a Deneb mais famosa. Outras estrelas recebem o mesmo nome para designar a parte da figura correspodente à constelação. Provavelmente é o nome que mais se repete entre as estrelas, como veremos: Deneb Dulfin – Cauda do Delfim (Delphinus) Deneb Algedi – Cauda do Cabrito (Capricórnio) Deneb Kaitos – Cauda da Baleia (Cetus) Deneb Okab – Cauda da Águia (Aquila) Ainda temos variantes da palavra como Denébola (Cauda do Leão), Dheneb (com um “h” no meio, outra estrela da Baleia que também desigPágina 21
na cauda), Dheneb (também designando outra estrela da Águia) e Aldhanab (a cauda do Peixe Austral, que foi PUB desmembrada para AstroPT criar a alojado por: Grifin constelahttp://www.grifin.pt/ ção do Grou). Saulo Machado
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Teoria As pessoas têm uma definição completamente errada do que é uma teoria científica.
Esta concepção errada do que é uma teoria científica, faz com que a utilização de “teoria como somente uma ideia de alguém” seja um dos argumentos pseudo bastante “populares” em quem Página 22
não faz a mínima ideia do que é a ciência. Uma teoria não é uma ideia que alguém se lembrou após acordar de manhã.
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Uma teoria científica nasce após milhentas observações e experiências. A teoria só aparece após se observar o fenómeno e se comprovar que ele existe com evidências. Essencialmente, a Teoria é um agrupar de diferentes factos numa única explicação consistente. Exemplo: a maçã cai da árvore para a Terra. A Lua orbita a Terra. A Teoria da Gravidade pensada por Newton junta esses dois fenómenos, observações, factos, numa única explicação (com muita matemática), lógica, agrupante, e consistente. Já Richard Dawkins dizia isto para todos aqueles que utilizam o argumento “é só uma teoria”: “a evolução é só uma teoria? A gravidade também é “só uma teoria” e não vos vejo a negarem que ela funciona e muito menos vos vejo a saltar do topo de edifícios.”
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dem que nenhuma nova evidência poderá alterar esta teoria substancialmente. De qualquer modo, como qualquer outra teoria científica, também a Teoria da Evolução poderá ser melhorada à medida que novas áreas da ciência e novas tecnologias se desenvolvem. (…) Uma das propriedades mais importantes das teorias científicas (e que as distingue das ideias pseudo) é que permitem fazer previsões sobre fenómenos naturais. Diariamente fazemos milhares de previsões, com base em teorias científicas que nem imaginamos, e essas previsões invariavelmente provam-se como certas. Da mesma forma, diariamente em laboratórios e universidades de todo o mundo, fazem-se previsões sobre eventos ou fenómenos que ainda nem foram observados, mas que de futuro se perceberá se acontecerão ou não, sempre com base na experiência.”
A Academia das Ciências dos EUA diz-nos: “A definição formal de teoria é completamente diferente da noção que utilizamos no dia-a-dia. A definição formal diz-nos que uma teoria é uma explicação bastante completa de um aspecto particular da natureza, e essa explicação está assente em inúmeras evidências. Várias teorias científicas são tão próximas de factos que nenhuma evidência nova as alterará significativamente. Por exemplo, nenhuma nova evidência poderá colocar em causa: que a Terra orbita o Sol (Teoria Heliocêntrica), ou que os seres vivos são feitos de células (Teoria Celular), ou que a matéria é composta de átomos (Teoria Atómica), ou que a superfície da Terra está dividida em placas tectónicas (Teoria das Placas Tectónicas), ou que as doenças dependem de germes (Teoria Microbiana das Doenças), etc. Estes e muitos outros exemplos mostram-nos que as teorias científicas estão bem assentes na realidade dos factos. Outro exemplo do mesmo género é a Teoria da Evolução. A Teoria da Evolução está tão bem assente em tantas observações e experiências que a comprovam, que os cientistas compreenPágina 23
E a definição da Associação Americana para o Avanço da Ciência: “Uma teoria científica é uma explicação bastante completa de um aspecto particular da natureza, e essa explicação está assente em inúmeras evidências repetidamente confirmadas por observações e experiências. Estas teorias bem fundamentadas não são opiniões, suposições, ou palpites de alguém. Não são “somente uma teoria”. São sim explicações factuais do Universo. Claro que qualquer teoria, como a Teoria da Gravidade, é um contínuo acumular de conhecimento, em que se tenta sempre melhorar a teoria. Mas a Gravidade, a Evolução, e outras teorias científicas, são factos baseados na natureza.” Carlos Oliveira
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Literacia Científica nos EUA Jon Miller fez um estudo sobre literacia científica em 33 países no mundo, em 2005. Na altura descobriu que só 6% dos Portugueses possuem literacia científica. Já nos EUA os números sobem até 25%. Mas mesmo 25% é muito baixo, porque quer dizer que mais de 200 milhões de americanos não possuem conhecimentos de ciência que lhes permite compreender notícias de ciência no New York Times, por exemplo. Jon Miller não se ficou por 2005. Em vários outros anos fez estudos sobre a literacia científica. Na imagem de baixo vê -se os resultados de inquéritos feitos em 2004, 2005 e 2008 aos americanos. No estudo vê-se que, por exemplo: - 14% dos americanos pensam que o som viaja mais rápido que a luz; - 33% discordam que a Terra orbite o Sol uma vez por ano; - 49% pensam que tomates não têm genes, mas Página 24
pensam que tomates geneticamente modificados têm. Carlos Oliveira
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ASTROPOLÍTICA
Santa Maria vai receber estação do projeto Galileo A ilha de Santa Maria, nos Açores, vai receber uma estação do projeto Galileo, o sistema de navegação por satélite lançado pela União Europeia, que estava também a ser disputada pelos arquipélagos da Madeira e das Canárias.
necimento de consumíveis associados ao funcionamento e manutenção da estação, a manuten-
“A instalação de uma GSS (Galileo Sensor Sta-
ção da infraestrutura e a mão-de-obra qualifica-
tion) em Santa Maria reforça a criação de um
da para apoiar as equipas de integração e verifi-
‘cluster’ de tecnologias espaciais nesta ilha”, afir-
cação da montagem da estação.
mou o secretário regional da Ciência, Tecnologia e Equipamentos, José Contente, em declarações à agência Lusa. Nesta ilha do Grupo Oriental dos Açores já fun-
O Galileo é o sistema de navegação por satélite da União Europeia, concebido como um projeto civil em oposição ao GPS norte-americano e ao GLONASS russo, ambos de origem militar.
ciona a única Estação de Rastreio da Agência Espacial Europeia (ESA) existente em Portugal e o Centro de Monitorização do Atlântico Norte,
Este sistema europeu, que incluirá 30 satélites, deve proporcionar maior precisão e maior segu-
estando a ser instalada uma estação da Rede
rança, além de estar menos sujeito a problemas,
Atlântica de Estações Geodinâmicas e Espaciais.
já que terá capacidade para testar automaticamente a sua integridade.
O Jornal Oficial da União Europeia já publicou o resultado do concurso para a instalação da GSS
O Galileo deverá começar a operar em 2013, mas
num dos três arquipélagos (Açores, Madeira e
apenas estará concluído e totalmente a funcio-
Canárias), que foi ganho pela proposta apresen-
nar no final da década, estando os seus centros
tada pela empresa EDISOFT, prevendo a sua localização em Santa Maria. O projeto envolve um investimento superior a um milhão de euros, incluindo a prestação de serviços e o fornecimento da infraestrutura necessária à implementação e funcionamento da GSS. Neste investimento está também incluído o forPágina 25
de controlo instalados na Alemanha e em Itália. Os primeiros sinais deste sistema de navegação foram transmitidos a 12 de janeiro de 2006 pelo satélite GIOVE-A, colocado em órbita a 28 de dezembro de 2005. (in DN) Vera Gomes
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COSMOLOGIA
Foi descoberto um gigantesco halo de gás quente a rodear a nossa Galáxia Observações do telescópio americano Chandra, do satélite japonês Suzaku e do observatório europeu XMM-Newton mostraram evidências de que a nossa Galáxia está rodeada por um gigantesco halo de gás quente. O gás deverá ser principalmente hidrogénio, mas também um pouco de oxigénio e outros elementos. Este enorme halo que envolve a Galáxia tem uma massa similar à soma das massas de todas as estrelas na Galáxia (quiçá equivalente a 60 mil milhões de sóis), o que poderá explicar o problema da falta de bariões – isto não tem nada a ver com a matéria escura, mas simplesmente parecia que metade dos bariões estavam em falta, em relação às observa-
um diâmetro de centenas de milhares de anosluz, o que leva a uma densidade bastante baixa. Talvez seja esta a razão que levou os astrónomos a não o terem detectado antes, quer na Via Láctea quer noutras galáxias. Leiam a notícia original, no site da NASA.
ções de galáxias jovens nos primórdios do Universo. (bariões são partículas, como protões e neutrões, que compõem 99,9% da massa dos átomos) Apesar da sua enorme massa, o halo deverá ter Página 26
Carlos Oliveira
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COSMOLOGIA
Descoberta uma nuvem molecular em forma de trança -luz de distância da Terra. A nuvem tem uma peculiar estrutura em hélice, gerada por um campo magnético. Esta estrutura terá se formado após a colisão de duas nuvens moleculares, há quase 1,8 milhões de anos. A imagem em baixo mostra 2 gigantescas nuvens moleculares com velocidades radiais diferentes. A linha a verde mostra a nuvem molecular em forma de trança a surgir do ponto de colisão das duas nuvens moleculares. Leiam os detalhes desta descoberta, em Crédito: Keio University, NAOJ
inglês, aqui, aqui, e o artigo científico. Carlos Oliveira
Uma equipa de astrónomos da Universidade Keio descobriu uma nuvem molecular gigante (com um volume de gás centenas de milhares de vezes superior ao Sol), perto do centro da Galáxia, a cerca de 30.000 anos Página 27
Crédito: Keio University, NAOJ
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COSMOLOGIA
Evolução de V838 Monocerotis
No início de 2002, a até então desconhecida estrela hipergigante vermelha V838 Monocerotis tornou-se uma das estrelas mais brilhantes da Galáxia, tendo repentinamente aumentado de tamanho para um diâmetro 1.500 vezes maior que o nosso Sol e tendo também aumentado bastante de brilho. A estrela encontra-se a cerca de 20.000 anos-luz de distância da Terra. Carlos Oliveira
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PUB
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COSMOLOGIA
Planetas podem se formar no centro da galáxia Nesta concepção artística, um disco protoplanetário de gás e poeira (a
Pensa-se que é muito mais difícil haver pla- vermelho) está a ser esticado e puxado pelas poderosas forças gravitacionetas no centro da galáxia… e muito menos nais do buraco negro supermassivo no centro da galáxia. Crédito: David planetas que sejam habitáveis. As razões são A. Aguilar (CfA) de diferentes ordens, mas passam pelas órbitas próximas de estrelas que promovem enormes perturbações gravitacionais, por inúmeras explosões de supernovas que exterminam qualquer vida e até destroem um planeta por inteiro, pelo buraco negro supermassivo relativamente próximo que puxa poderosamente tudo o que está relativamente perto, etc. Tudo isto torna praticamente impossível haver condições estáveis para a vida nessa zona da Galáxia. E também faz com que o gás e a poeira não se consigam juntar convenientemente para formar os planetas a que estamos habituados. No entanto, a equipa da professora Ruth Murray-Clay, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, sugere que talvez esta visão girem entre si (forças gravitacionais), de vez em seja demasiado redutora. Para esta equipa, a eviquando enviam algumas estrelas em direcção ao dência mais forte que se podem formar planetas centro galáctico. é a nuvem de hidrogénio e hélio que está a cair em direcção ao centro da Galáxia. (já falamos desAssim, conclui-se que se esta estrela que saiu do anel, tinha um disco protoplanetário que lhe foi ta nuvem de gás “condenada”, neste post) arrancado pelo buraco negro supermassivo, é provável que outras estrelas que continuam no Esta nuvem será um disco protoplanetário que foi anel de estrelas também tenham discos protoplatirado a uma estrela. netários. E alguns desses discos podem neste Sendo assim, isto quer dizer que a estrela foi momento estar a formar planetas… capaz de formar um disco protoplanetário por alguns milhões de anos, daí que talvez até possa Desta forma, o que se pensava ser um ambiente formar planetas ao seu redor. completamente hostil para a formação de planeA estrela-mãe seria parte de um anel de estrelas tas, continua a ser hostil, mas já há esperança de que orbita o centro galáctico a cerca de 0,1 anosexistirem boas surpresas… luz de distância. Este anel contém muitas estrelas Leiam o artigo em inglês, na Astrobiology Magazide tipo O, e apesar de não serem detectadas, ne. também deverá conter muitas mais estrelas de Carlos Oliveira tipo G (como o Sol). As estrelas do anel, ao interaPágina 29
COSMOLOGIA
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As experiências da Física Quântica e a Sopa Primordial Genebra, 13 de Agosto de 2012. As experiências usando iões pesados no Grande Colisionador de Hadrões (LHC) no CERN estão a fazer avançar a compreensão do universo pri-
Sopa Primordial. Créditos: Daily Tech
mordial. As colaborações das experiências ALICE, ATLAS e CMS fizeram novas medições do tipo de matéria que provavelmente existia nos primeiros instantes do universo. Vão apresentar os seus últimos resultados na conferência de matéria do plasma gluon-quark de 2012, que decorreu em Washington DC. As novas descobertas são baseadas principalmente no funcionamento do LHC durante quatro semanas com iões de chumbo em 2011, durante as quais as experiências coligiram 20 vezes mais dados do que em 2010. Logo após o Big Bang, os quarks e os gluões – blocos de construção básicos da matéria – não estavam confinados dentro de partículas compostas, tais como os protões e os neutrões, como estão hoje. Em vez disso, deambulavam livremente num estado da Página 30
matéria conhecido como “plasma quarksgluões”. As colisões de iões de chumbo no LHC, o acelerador de partículas mais poderoso do mundo, recriaram as condições para um momento fugaz semelhante ao início do universo. Ao examinar mil milhões ou mais dessas colisões, as experiências têm sido capazes de fazer medições mais precisas das propriedades da matéria sob essas condições extremas. “O campo da física de iões pesados é crucial para investigar as propriedades da matéria no universo primordial, uma das questões chave da física fundamental que o LHC e suas experiências se destinam a estudar. Ele ilustra como, além da investigação da descoberta recente do bosão de Higgs, os físicos do LHC estão a estudar muitos outros fenómenos importantes tanto nas colisões protão-protão como nas colisões chumbochumbo “, disse o director-geral do CERN, Rolf Heuer. Na conferência, as colaborações ALICE, ATLAS e CMS vão apresentar caracterizações mais refinadas da matéria mais densa e mais quente já estudada em laboratório – 100.000 vezes mais quente que o interior do Sol e mais densa do que uma estrela de neutrões. ALICE vai apresentar uma conjunto muito rico de novos resultados em todos os aspectos da evolução da interacção forte da matéria em alta densidade no espaço e ao longo do tempo. Importantes estudos irão lidar com as “partículas Charmed”, que contêm um quark charme ou um antiquark charme. Os quarks charme, 100 vezes mais
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pesados do que os quarks up e down que formam a matéria normal, são significativamente desacelerados na sua passagem pelo plasma quarkgluon, oferecendo aos cientistas uma ferramenta única para investigar as suas propriedades. Os Físicos da experiência ALICE irão reportar indicações de que o fluxo no plasma é tão forte que arrasta consigo as partículas pesadas charme. Na experiência foram também observadas indicações de um fenómeno de termalização, que envolve a recombinação de quarks charme e anti-charme para formar o “charmonium”. “Este é apenas um exemplo de liderança das oportunidades científicas ao alcance da experiência ALICE”, disse Paolo Giubellino, porta-voz da colaboração ALICE. “Com mais dados que ainda estão sendo analisados e outros dados cuja recolha está prevista para Fevereiro do próximo ano, estamos mais perto do que nunca de desvendar as propriedades do estado primordial do Universo: O plasma quarks-gluões” Na década de 1980, a dissociação inicial do charmonium foi proposta como uma assinatura directa da formação do plasma quarks-gluões, e os primeiros indícios experimentais desta dissociação foram observados nas experiências de alvos fixos no Super Proton Synchrotron, no CERN, em 2000. A energia muito maior do LHC torna possível, pela primeira vez, estudar estados análogos firmemente confinados dos quarks mais pesados de beleza (B ou Bottom-quark). A hipótese é que, dependendo de sua Página 31
COSMOLOGIA energia de ligação, alguns desses estados “derreteriam” no plasma produzido, enquanto outros sobreviveriam a temperaturas extremas. A experiência CMS observa agora sinais claros da esperada supressão sequencial dos estados “quarkonium” (quark-antiquark). Aqui pela hiperligação podem ver um diagrama ilustrativo (e com ampliação) formulado pelo Particle Data Group, um colaboração onde residem os dados revistos pela Física de Partículas. Notem que o tempo está denotado por tau minúsculo – uma letra grega – e Temperatura por T maiúsculo, e em Kelvins. A Energia por E e em Giga Electrões-Volts. Prosseguindo, “A CMS irá apresentar novos resultados importantes de iões pesados não só na supressão do quarkonium, mas também nas propriedades principais do meio (desta fase da matéria) como um
COSMOLOGIA todo para além duma série de estudos de extinção de jacto“, disse o porta-voz CMS Joseph Incandela. “Estamos entrando numa era nova e estimulante de alta precisão da pesquisa sobre matéria interagindo fortemente nas energias mais altas produzidas em laboratório.” A extinção de jactos é o fenómeno em que sprays altamente energéticos de partículas se quebram no denso plasma de quarks-gluões, dando aos cientistas informações detalhadas sobre a densidade e propriedades da matéria produzida. A ATLAS irá relatar novas descobertas sobre atenuação de jactos, incluindo um estudo de alta precisão sobre o processo de fragmentação dos jactos na matéria, e sobre as correlações eletrofracas entre jactos e bosões. Os resultados são complementares a outros ainda mais excitantes, incluindo resultados inovadores sobre o fluxo do plasma.
Setembro 2012
na mais básica das forças da natureza (a força forte, que mantém os núcleos dos átomos unidos). Essas interacções são descritas numa teoria conhecida como cromodinâmica quântica, ou QCD. Descobertas na experiência PHENIX do RHIC mostram que as propriedades perfeitas dos líquidos do plasma quark-gluão dominam a energias acima dos 39-000.000.000 electronvolts (GeV). Como a energia se dissipa, as interacções entre quarks e os protões e os neutrões de matéria normal começam a aparecer. Medir essas energias pode dar aos cientistas a sinalização apontando para a aproximação dum limite entre a matéria comum e do QGP.
“Entramos numa nova fase em que não apenas observamos o fenómeno do quark-gluon plasma, mas onde também podemos fazer medições de alta precisão, usando uma variedade de sondas”, disse a porta-voz do ATLAS Fabiola Gianotti. “Os estudos vão contribuir significativamente para a nossa compreensão do universo primordial.” Ligação para o Comunicado de Imprensa do CERN: http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/ Releases2012/PR21.12E.html Entretanto, do Brookhaven National Laboratory dos EUA, explicam o seu ponto de vista, o BNL Diagrama de fase nuclear: o RHIC posiciona-se na energia “sweet spot” para explorar a transição entre a matéria comum feita de colabora com a experiência ATLAS do CERN. hadrões e a matéria do universo primordial conhecida como plasma quark-gluões. Cortesia do Departamento de Energia dos EUA –
Os núcleos de átomos comuns de hoje e o pri- Laboratório Nacional de Brookhaven. mordial plasma quark-gluão, ou QGP, represen“O ponto final crítico, se ele existir, ocorre num tam duas fases diferentes da matéria a interagir valor único de temperatura e densidade para Página 32
Volume 2 Edição 9
além do qual QGP (Quark-Gluon Plasma) e a matéria comum pode co-existir”, disse Steven Vigdor, Director do Brookhaven, o Laboratório Associado de Física Nuclear e de Partículas, que lidera o programa de pesquisa do acelerador RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider ). “É análogo a um ponto crítico além do qual a água líquida e o vapor de água podem coexistir em equilíbrio térmico”, referiu ainda. Apesar do acelerador de partículas Brookhaven não poder competir com as condições de recorde de temperatura do CERN, os cientistas do Departamento de Energia dos EUA dizem que o aparato do laboratório mapeia o “sweet spot” nesta fase de transição. Outra foto elucidativa e ampliável http://www.bnl.gov/bnlweb/pubaf/pr/ photos/2012/07/RHIC_Graphics_Fig1-HR.jpg
Enquanto isso, o físico português João Seixas, que também coordena a reunião anual do CMS que decorre em Lisboa,comenta a título de esclarecimento no jornal Público:“Portugal tem uma posição de liderança neste domínio desde há 30 anos, o que a notícia não indica. Com efeito Portugal (através do Laboratório de Instrumentação e Física de Partículas e do Instituto Superior Técnico) participou nas experiências NA38, NA50, e NA60 do programa SPS do CERN onde teve um posição de liderança. Em particular as experiências NA50 eem seguida NA60 (esta última com dados tomados até 2004) foram as primeiras a dar indicações claras da existência deste novo estado da matéria muito antes destes resultados. As colaborações ALICE, ATLAS e CMS do LHC no CERN (as duas últimas com participação portuguesa importante) na realidade exploram o caminho aberto por essas Página 33
COSMOLOGIA experiências a muito mais altas energias, para as quais o tempo de persistência do novo estado é muito maior.”Explicação para o contexto: Como o tripleto de quarks (up e down) que formam um protão representam cerca de 1% da sua massa, pensa-se que os restantes 99% são originados nas interacções entre os quarks e os gluões. Assim se dá seguimento à recente descoberta do mecanismo da massa, pelos que estas experiências estão directamente relacionadas e vão estar em comparação com os dados que neste momento se processam dos resultados da descoberta do bosão de Higgs. O Bosão de Higgs transporta, ou medeia, o campo -força da Massa. Os Gluões são também bosões. Pois transportam, ou medeiam, os campo-força forte, nuclear e de cor e ainda estão ligados aos quarks, partículas da matéria (Hadrões). Assim, conseguir observar quarks e gluões soltos, só por si, determinará que existe um quinto estado, ou melhor descrevendo, uma quinta fase da matéria, que no fundo é o que se pensa que existia quando se deu, ou logo no seguimento, do Big Bang. Existem as fases da matéria líquida, a sólida e a gasosa, que bem conhecemos da água. Depois há o plasma, como por exemplo o fogo, que é matéria nesta quarta fase, e haverá o QGP, a quintaessência. Deixo-vos com uma imagem e um vídeo em que o Físico Paul Sorensen explica as descobertas alcançadas. Manel Rosa Martins
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SISTEMA SOLAR
Opportunity encontra bizarras concreções no interior da cratera Endeavour
Afloramento de rochas no flanco leste do cabo York. Mosaico em cores aproximadamente naturais construído com imagens obtidas pelo robot Opportunity a 02 de Setembro de 2012. Crédito: NASA/JPL/USGS/Stuart Atkinson.
ção a um curioso afloramento que se destaca na paisagem pelas suas diferentes cores e texturas. O mosaico de cima parece mostrar um conjunto de rochas vulgares alinhadas sobre a superfície. Novas imagens obtidas ontem pelo Microscopic Imager revelam, no entanto, pormenores surpreendentes na face de uma destas rochas que as tornam tudo menos vulgares. Vejam em baixo:
O que são estas bizarras estruturas esféricas embebidas na rocha? Aparentemente, são concreções de tamanho idêntico aos “mirtilos”, inclusões de hematite descobertas pelo Oppy em A face de uma das rochas do afloramento algumas rochas encontradas num mosaico de quatro imagens obtidas a 06 de Setembro de 2012 pelo Microscopic durante a sua longa travessia Imager do Opportunity. por Meridiani Planum. No Crédito: NASA/JPL/USGS/Stuart Atkinentanto, como nos explison. ca aqui a geóloga Emily LakdaPágina 34
walla, estas novas concreções encontram-se em estratos mais antigos e não têm o mesmo aspecto dos “mirtilos”. O que serão, então? Teremos de aguardar pela equipa da missão para mais esclarecimentos. Sérgio Paulino
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Enquanto o Curiosity assinala os seus primeiros 100 metros no interior da cratera Gale, o venerável Opportunity continua a sua épica jornada no outro hemisfério do planeta vermelho. Na semana passada, o veterano robot da NASA ultrapassou a marca dos 35 km, encontrando -se neste momento a explorar o flanco leste do cabo York, na cratera Endeavour. Nos últimos dias, o Oppy rodou em direc-
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SISTEMA SOLAR
Água no Sistema Solar
Crédito: PHL @ UPR Arecibo, NASA.
Água é o composto químico mais abundante no Universo; é constituída pelo mais abundante (hidrogénio) e pelo terceiro elemento mais abundante (oxigénio). Água no estado líquido é abundante na Terra, mas nos outros corpos do sistema solar está normalmente no estado sólido (gelo) ou no estado gasoso (vapor de água). Após o sistema solar se formar, a maior parte da água ficou como gelo na superfície ou no interior dos planetas (e luas) Página 35
mais distantes. Na verdade, a Terra tem relativamente pouca água, e a que tem está maioritariamente à superfície. Água no estado líquido também se encontra presente nos oceanos interiores de Europa e Titã, luas de Júpiter e Saturno. Também poderá haver bastante água em Marte e em Enceladus, lua de Saturno. A imagem mostra uma comparação do volume de água no estado líquido na Terra, em Europa e em Titã.
Europa, lua de Júpiter, deverá ter um oceano interior com 2 vezes mais água no estado líquido que a Terra. Titã, lua de Saturno, deverá ter um oceano interior com 11 vezes mais água no estado líquido que a Terra. Somente água no estado líquido é considerada nesta imagem, mas tanto Europa como Titã deverão ter também muita água no estado sólido (gelo). A imagem assume que o oceano terrestre tem em média uma profundidade de 4 kms, que o oceano em Europa deverá ter 100 kms, e que o oceano em Titã deverá ter 200 kms de profundidade. A imagem original, e as explicações, encontram-se no site do PHL. Carlos Oliveira
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SISTEMA SOLAR
Voyager 1 cada vez mais próxima da heliopausa
Representação artística de uma das sondas Voyager. Crédito: NASA/JPL-Caltech.
Em Junho passado, tinha dado conta aqui que a Voyager 1 estaria muito próxima de atingir a derradeira fronteira do Sistema Solar, a heliopausa. Nas semanas anteriores, a sonda havia detectado um rápido aumento na densidade de partículas energéticas interestelares, um dos três sinais que os cientistas esperam encontrar nos limites do espaço interestelar. A 28 de Julho surgiu um novo Página 36
Raios cósmicos galácticos detectados pela sonda Voyager 1 nos últimos 12 meses. Crédito: NASA.
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SISTEMA SOLAR
Partículas com baixa energia provenientes do interior do Sistema Solar detectadas pela sonda Voyager 1 nos últimos 12 meses. Crédito: NASA.
indício de que a Voyager 1 se encontra, de facto,
uma alteração significativa na direcção do campo
numa nova região, muito próxima da heliopausa.
magnético. Até agora, a sonda manteve-se numa
A par de uma súbita aceleração no aumento da
região com a mesma orientação das linhas do
densidade de partículas interestelares, a sonda
campo magnético do Sol, o que indica que ainda
da NASAdetectou uma quebra muito forte e rápi-
não abandonou a heliosfera.
da no nível de partículas com origem no interior
A Voyager 1 comemorou recentemente o 35º ani-
do Sistema Solar. Este nível foi praticamente res-
versário do seu lançamento. Neste momento, a
tabelecido ao fim de três dias mas, durante o mês
sonda encontra-se separada da Terra por mais de
de Agosto, os cientistas da missão assistiram a
18, 24 mil milhões de quilómetros, uma distância
mais duas quebras, a última das quais muito pro-
que a torna no mais longínquo objecto construído
funda e aparentemente definitiva.
pelo Homem.
A chegada oficial ao espaço interestelar acontece-
Sérgio Paulino
rá quando a Voyager 1 detectar o terceiro sinal, Página 37
Setembro 2012
SISTEMA SOLAR
Asteróide 2012 QC8 O asteróide 2012 QC8 foi descoberto recentemente (a 20 de Agosto de 2012). Tem um tamanho estimado de cerca de 1 km, o que quer dizer que se batesse na Terra faria imensos estragos. Ele está neste momento a passar nos céus com magnitude 14 e é visível através de telescópios. Amanhã, dia 14 de Setembro de 2012 irá passar o mais perto da Terra, a uma distância de
cerca de 23 vezes a distância da Terra à Lua (a quase 9 milhões de kms de distância),
por isso estamos de certeza safos! Carlos Oliveira
Asteróide 2012 QG42 O asteróide 2012 QG42 foi descoberto recentemente (a 26 de Agosto de 2012). Tem um tamanho estimado de cerca de 300 metros, o que quer dizer que se batesse na Terra faria alguns estragos localmente. Ele está neste momento a passar nos céus com magnitude 13 e é visível através de telescópios.
Página 38
Amanhã, dia 14 de Setembro de 2012, de madrugada, irá passar o mais perto da Terra, a uma distância de cerca de 7 vezes a distância da Terra à Lua (a quase 3 milhões de kms de distância), por isso estamos de certeza safos! A maior aproximação será às 6:15 da manhã em Portugal, e podem ver o evento através do Slooh.com numa emissão que começará à meia-
noite, aqui. Carlos Oliveira
Volume 2 Edição 9
SISTEMA SOLAR
Tritão tem um oceano? Tritão é a maior lua do planeta Neptuno. Provavelmente terá sido um asteróide da Cintura de Kuiper que foi capturado pelo planeta Neptuno há milhares de milhões de anos atrás. As forças gravitavionais presentes durante a captura do gelado Tritão terão levado a
Um novo estudo mostra que
Leiam o artigo em inglês,
um aumento da temperatura
esse oceano interior poderá
na Astrobiology Magazine.
interior de Tritão e criado um
ainda existir em Tritão. O ocea-
Carlos Oliveira
oceano interior.
no será de água, mas também rico em amoníaco.
Página 39
SISTEMA SOLAR
Setembro 2012
Curiosity descobre primeiras evidências de água no passado de Marte O rover Curiosity encontrou evidências de que o local onde pousou teve água no passado. As análises às pequenas pedras na área da imagem (chamada Hottah) mostram que os seixos estiveram no fundo de uma espécie de rio com 10 a 50 centímetros de profundidade. Imagem feita pelo Curiosity no seu 39º dia marciano, o que corresponde ao dia 15 de Setembro em PorAs pequenas pedras não pode- tugal. Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS riam ter sido transportadas pelo vento, já que são grandes demais. Teriam que ser transportadas por um riacho com uma forte corrente. Uma aproximação a uma das partes partidas (com o círculo branco) mostra partes arredondadas fruto de erosão provavelmenPágina 40
Volume 2 Edição 9
SISTEMA SOLAR
Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS
te devido a um curso de água que durou bastante tempo. Análises a outra zona, chamada Link (imagem abaixo), que tem poeira avermelhada, mostram exactamente a mesma coisa: seixos arredondados pela água e evidências de riachos a levar pequenos seixos. Pelos vistos existiram realmente canais em Marte. Mas eram relativamente pequenos e totalmente naturais. Leiam o artigo original, na página da NASA. Carlos Oliveira Página 41
Comparação de imagens do mesmo tipo de geologia em Marte (esquerda) e na Terra (direita). Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS e PSI
Setembro 2012
TERRA
Árvores arrancadas para passar o vaivém Endeavour ? A notícia pode ser dada de duas formas. Ambas dão os factos: a 20 de Setembro de 2012, o vaivém Endeavour chegará ao aeroporto de Los Angeles e terá que ser levado, pela rua, até ao Centro de Ciências da Califórnia – onde ficará lá para sempre, em exposição. O vaivém é enorme: 77 toneladas de peso, altura correspondente a prédio de 5 andares, e 23 metros de largura. Não pode ir de helicóptero porque é demasiado pesado. Não pode ser desmantelado, porque seria danificado. Não pode ir pela autoestrada, devido ao peso e largura sobre pontes e viadutos. Desta forma, a única hipótese é uma larga avenida sem pontes ou edifícios que possam ser danificados. A solução é percorrer 19 quilómetros pela Manchester Boulevard, Crenshaw Drive, Crenshaw Boulevard, e Martin Luther King Jr. Boulevard. Mesmo assim, para o vaivém passar, muita coisa terá que ser substituída. A partir daqui, depende da subjectividade de Página 42
quem escreve. Pode-se apelar para o lado sensacionalista e dizer que devido ao Endeavour, nas zonas por onde ele irá passar, irá deixar de haver luz, os sinais de trânsito serão retirados, e quase 400 árvores
Volume 2 Edição 9
TERRA
serão arrancadas. Provavelmente, este sensacionalismo, este dramatismo, “vende” mais… permitirá fazer com que a nossa notícia e o nosso site sejam partilhados fantasticamente pela população online. Pode-se também apelar para o lado mais balanceado, sem drama, e dizer que é verdade que as linhas eléctricas terão que ser temporariamente levantadas, assim como os sinais de trânsito, mas rapidamente serão todos repostos. Também é verdade que quase 400 árvores serão arrancadas, mas quase 800 serão plantadas posteriormente nas mesmas avenidas. E, claro, para todo o sempre, existirá naquele sítio um vaivém espacial, que além de ser um tesouro inspirador da Humanidade, levará um sem-número de turistas a colocarem o Centro de Ciências da Califórnia no mapa de locais a obrigatoriamente visitar. Sem qualquer justificação de passagem de tesouros internacionais, como os vaivéns espaciais, e totalmente contra o chamamento de turistas, na minha cidade do Porto também se retiraram as árvores e jardins que existiam na
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avenida central da cidade para se colocar um “frio” cimento. Tomara eu que a justificação fosse: “é uma mudança temporária devido à passagem de um vaivém espacial.” Carlos Oliveira
TERRA
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Caverna Krubera Esta magnífica imagem é da Caverna Krubera, também conhecida como Caverna Voronja. É a caverna mais profunda conhecida na Terra. A caverna encontra-se na Arabika Massif, no Gagrinsky Range, na Geórgia. Ela tornou-se a “caverna mais profunda” desde 2001, quando exploradores Ucranianos conseguiram chegar a 1.710 metros de profundidade, sendo que esta abertura da caverna chega a mais de 2 quilómetros (2.191 metros). Há uma abertura subsequente que a deve tornar ainda mais profunda, mas existe uma cascata de 1500 metros de água gelada que os exploradores não conseguem ultrapassar. Note-se que este não é o local com mais profundidade na Terra, até porque este sistema de cavernas encontra-se a mais de 2 kms acima do nível do mar, numa região montanhosa. Mas é o ponto mais profundo abaixo da superfície a que se conseguiu chegar. Apesar de se encontrar muito abaixo da terra, para lá do ponto onde humanos conseguiriam sobreviver confortavelmente, o certo é que existe muita vida na caverna: desde aranhas, passando por Página 44
escorpiões, e acabando em camarões. Leiam aqui e aqui. Carlos Oliveira
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TERRA
Terá o Curiosity detectado água na cratera Gale? Resultados obtidos pelo DAN no local de amartagem do Curiosity a 17 de
Anda a circular na internet desde Agosto de 2012. A vermelho está representado o perfil de emissão de neutrões detectado pelo instrumento no solo após este ter sido atingido por anteontem a notícia de que o Curiosity encontrou água na cratera Gale. pulsos de neutrões com energias equivalentes a 14 MeV. A linha azul mostra o resultado de um teste ao instrumento realizado na Terra antes do De acordo com osítio onde foi divulgada lançamento da missão. A semelhança entre os dois perfis demonstra que o em primeira mão esta novidade, DAN se encontra a funcionar de acordo com o esperado. o DAN (Dynamic Albedo of Neutrons), um instrumento de origem russa que viaja a bordo do robot, terá detectado quantidades significativas de água no local onde o Curiosity poisou. A surpreendente revelação é
Localização dos dois componentes do instrumento DAN no corpo do Curiosity. O gerador de neutrões encontrase instalado no lado direito do robot (lado visível na imagem), enquanto que o respectivo detector se encontra no lado oposto. Crédito: NASA/JPL-Caltech.
atribuída ao Prof. Igor Mitrofanov, o investigador principal do Instituto de Investigação Espacial da Rússia responsável pelo instrumento. Enfim… Disparate. De facto, o DAN foi testado pela primeira vez, com sucesso, no local de amartagem do Curiosity no passado dia 17 de Agosto. Os resultados do teste foram divulgados numa conferência de imprensa da missão 4 dias depois pelo Prof. Mitrofanov. No entanto, ninguém na conferência anunciou que o instrumento havia detectado água no local de amartagem. Na verdade, o DAN é incapaz de o fazer! O DAN é um espectrómetro de neutrões concebido para medir a abundância e a Página 45
distribuição vertical (até a um máximo de 2 metros de profundidade) de materiais que contenham na sua estrutura molecular grupos -H e -OH. O seu funcionamento baseia-se no princípio de que quando os neutrões colidem com os atómos de hidrogénio, ressaltam com um nível de energia característico. Para detectar os átomos de hidrogénio no solo marciano, o DAN bombardeia a superfície por baixo do robot com pulsos de neutrões energéticos, mede a energia dos neutrões que ressaltam, e calcula a fracção que exibe o nível de energia correspondente ao hidrogénio. Em Marte, a grande maioria do hidrogénio subsuperficial encontra-se sob a forma de gelo de água. No entanto, nas latitudes da cratera Gale, o gelo de água não consegue resistir por muito tempo próximo da superfície, pelo que o mais provável é que o DAN não tenha detectado água mas sim minerais hidratados, materiais com moléculas de água e iões de hidroxilo ligados à sua estrutura cristalina. Sérgio Paulino
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EXOPLANETAS
Formas de vida poderão sobreviver em exoplanetas com órbitas excêntricas
Crédito: NASA/JPL-Caltech
Enquanto no nosso sistema solar, os planetas viajam em órbitas quase circulares, a maioria dos planetas extrasolares (em volta de outras estrelas) viajam com órbitas excêntricas, alongadas, como se fossem cometas. As órbitas excêntricas fazem com que um planeta que passe pela zona
No entanto, extremófilos que se tenham desenvolvido nestas condições poderão hibernar por baixo da camada de gelo, e assim sobreviver à excentricidade da órbita. Leiam na NASA, e o artigo científico.
habitável (na imagem, a verde) saia dela constantemente ao longo da órbita. Ao sair da órbita, potencial água líquida à superfície deverá congelar, fazendo com que não tenha condições para a vida. Página 46
Carlos Oliveira
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EXOPLANETAS
Simulação por computador indica que outros planetas podem ser habitáveis
A ideia de zona habitável assume a existência de condições para água no estado líquido à superfície dos planetas. Agora, cientistas escoceses desenvolveram um simulador que não só assume essas condições, mas como assume como potencialmente habitáveis os corpos que também tenham oceanos interiores (e que estão muito mais longe das suas estrelas). Isto aumenta a probabilidade de existir vida noutros planetas. Sean McMahon e John Parnell, responsáveis pelo projeto, dizem-nos que existem duas fontes de calor para os planetas: externa (da estrela) e Página 47
interna (calor gerado no interior do planeta). O calor interno pode gerar oceanos sob a superfície, como nas luas Europa, Ganimedes, e Tritão, ou no planeta-anão Plutão. Nesses oceanos até poderão existir formas simples de vida, como existem nas profundezas da Terra. Sendo assim, confirmando-se a existência de muitos corpos com oceanos interiores, então a probabilidade de existir vida no sistema solar aumenta consideravelmente. Carlos Oliveira
EXOPLANETAS
Setembro 2012
Primeiros planetas descobertos a orbitar estrelas como o Sol em aglomerados estelares Messier 44, também conhecido como Praesepe, M44, NGC 2632, Cr 189, ou Beehive Cluster, é um aglomerado de estrelas próximo do Sistema Solar – a somente cerca de 550 anos-luz da Terra. O aglomerado inclui cerca de 1000 estrelas relativamente próximas entre si, e tem uma idade de cerca de 600 milhões de anos. Foi nesse aglomerado de estrelas que foram pela primeira vez descobertos planetas a orbitar estrelas semelhantes ao Sol. Os planetas descobertos são dois – Pr0201b e Pr0211b -, ambos gigantes de gás, como Júpiter. Na verdade fazem parte dos chamados “Hot Jupiters” – estão muito próximos das estrelas-mãe, sendo que Pr0201b tem uma órbita anual de 4,4 dias e Pr0211b orbita em 2,1 dias -, sendo assim demasiado quentes para sequer podermos pensar em potencial habitabilidade. No entanto, somente a sua descoberta já é um marco na astrobiologia, já que demonstra que planetas se podem formar numa variedade enorme de ambientes, até mesmo em aglomerados de estrelas. Fica só mais uma ideia inspiradora: se vivêssemos nesses planetas, olharíamos para o céu e veríamos o céu carregado de estrelas… muito mais estrelado e muito mais brilhante que as nossas noites na Terra. Leiam em inglês, aqui e aqui, e o artigo científico. Carlos Oliveira Página 48
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EXOPLANETAS
Um céu cheinho de estrelas
Crédito: NASA/JPL-Caltech
Vamos esquecer o facto inconveniente de não ser possível montar uma esplanada num planeta gasoso – não há superfície sólida onde pôr as mesas; e já que estamos a imaginar cenários impossíveis, vamos também esquecer temporariamente outra maçada, isto é, a possibilidade de nos transformarmos em cinza devido ao calor de uma estrela demasiado próxima. Se colocarmos de parte estas chatices, podemos imaginar como seria inesquecível contemplar (com uma cervejinha na mão) o esplendoroso céu dos planetas Pr0201b e Pr0211b. Alguma vez observaram as gotículas de humidade nos vidros? Pois substituam as gotículas por estrelas e terão o vosso céu, tal como surgiria perante os hipotéticos olhos de um hipotético habitante. Gotículas de luz em todo o lado. Se o Rui Veloso lá fosse dar um concerto e cantasse Não há estrelas no céu/A dourar o meu caminho, a malta alienígena desataria à gargalhada por pensar obviamente que só podia ser piadinha. «My God, it’s full of stars», poderia dizer, com mais realismo, o Página 49
comandante David Bowman do filme 2001: Odisseia no Espaço. E por que razão menciono todas estas coisas? Porque os astrónomos descobriram estes dois planetas a orbitar estrelas semelhantes ao Sol. Bem, isto em si não é novidade – o que nunca tínhamos visto era planetas a orbitar à volta de sóis que pertencem a um aglomerado de estrelas. Nem sequer sabíamos que era possível formarem -se planetas em condições destas. Mas é possível, sim – e é esta a descoberta principal. Num aglomerado de estrelas conhecido por muitos nomes (escolho só um, para não complicar: Messier 44), situado a 550 anos-luz da Terra (mesmo debaixo das nossas barbas, em termos cósmicos), formaram-se dois planetas jupiterianos dentro de um aglomerado de cerca de 1000 estrelas. Se existissem habitantes nos planetas Pr0201b e Pr0211b, não teriam falta de poetas. Um céu daqueles inspira qualquer um. Que maravilhas nos reserva ainda o nosso Universo? Maravilhas infinitas, aposto. Marco Santos
Setembro 2012
ASTRONÁUTICA
Zenit-3SL/DM-SL lança Intelsat-21
Um foguetão Zenit-3SLB/DM-SL levou a cabo o
de banda C e 36 repetidores de banda Ku. O saté-
lançamento do satélite de comunicações Intelsat-
lite tinha uma massa de 5.984 kg no lançamento.
21 às 0654:59UTC do dia 19 de Agosto de 2012. O
O satélite foi construído pela Boeing satellite Sys-
lançamento teve lugar desde a Plataforma Odys-
tems Inc. e é baseado na plataforma 702MP.
sey localizada a 153º longitude Oeste no equador
Imagem: Sea Launch
no Oceano Pacífico. O satélite Intelsat-21 transporta 24 repetidores Página 50
Rui Barbosa
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ASTRONÁUTICA
NASA lança sondas para o estudo do tempo espacial O lançamento havia sido adiado por várias vezes devido a problemas técnicos e devido às más condições atmosféricas no local de lançamento que a certa altura obrigaram à recolha do lançador no seu edifício de integração e montagem.
A ULA (United Launch Alliance) levou a cabo com sucesso o lançamento das duas sondas RBSP (Radiation Belt Storm Probes) para a NASA. O lançamento teve lugar às 0805:27UTC do dia 30 de Agosto de 2012 a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral AFS, Florida. O lançamento foi executado pelo foguetão Atlas-V/401 (AV-032). Página 51
As sondas RBSP são duas sondas iguais desenhadas e fabricadas para voar e operar no coração das regiões mais inóspitas do espaço próximo da Terra para recolher dados cruciais. Estes dados irão permitir aos investigadores finalmente iniciar a descoberta dos segredos e mistérios das cinturas de radiação de Van Allen, dois anéis em forma de «donut» que cir-
culam o nosso planeta e que são constituídos por electrões e protões de alta energia que podem danificar satélites e colocar a vida dos astronautas em perigo. As sondas têm uma forma octogonal com uma largura máxima de 1,8 metros, uma altura de 1,3 metros e uma envergadura de 8,1 metros com os painéis solares e os braços dos magnetómetros abertos. A massa total de cada sonda é de 647,6 kg (RBSP-1) e 666,6 kg (RBSP-2), tendo uma massa superior porque transporta mais sistemas mecânicos e dispositivos relacionados com a fixação e separação da RBSP-1. Imagem: NASA Rui Barbosa
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Setembro 2012
ASTRONÁUTICA
Índia lança SPOT-6 e PROITERES A Índia levou a cabo com sucesso o lançamento do satélite de observação da Terra francês SPOT-6. O lançamento teve lugar às 0423UTC do dia 9 de Setembro de 2012 e foi levado a cabo pelo foguetão PSLV-C21 a partir da Plataforma de Lançamento FLP do Centro Espacial Satish Dawan, Ilha de Sriharikota. A bordo seguiu também o satélite japonês PROITERES. Com uma massa de 712 kg no lançamento, o SPOT-6 é o satélite mais pesado lançado por um foguetão PSLV para um cliente internacional. O satélite será capaz de observar a superfície terrestre com uma resolução de 1,5 metros. O satélite de observação óptica foi construído pela Astrium. O pequeno satélite japonês PROITERES tinha uma massa de 15 kg no lançamento. O satélite tem como objectivo o estudo do voo propulsionado por um motor eléctrico, além de observar o distrito japonês de Kansai com uma câmara de alta-resolução. O lançamento foi adiado por dois minutos devido a medidas de precaução. O
separar-se alguns segundos mais tarde.
satélite SPOT-6 separou-se do último estágio do
Rui Barbosa
lançador às 0441UTC com o satélite PROITERES a Página 52
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ASTRONÁUTICA
Atlas-V lança NROL-36 Envolto num espesso manto de nevoeiro que cobria toda a Base Aérea de Vandenberg, Califórnia, o foguetão Atlas-V/401 (AV-033) ‘Rosie’ lançou a missão NROL-36 para o National Reconnaissance Office dos Estados Unidos. O lançamento teve lugar às 2139UTC do dia 13 de Setembro de 2012 a partir do Complexo de Lançamento SLC-3E. A carga principal desta missão são dois satélites de vigilância electrónica oceânica NOSS-3 (Naval Ocean Surveillance System) que constituem a terceira geração deste tipo de satélites. Os veículos transportam instrumentação para seguir os navios nos mares e os aviões através das suas comunicações rádio. Ao contrário das gerações anteriores, a nova geração vê o lançamento de um par de satélites em vez dos usuais três veículos (tripleto). Cada satélite terá uma massa aproximada de 6.500 kg. Juntamente com a carga principal seguiram 11 pequenos satélites: o CINEMA (Cubesat for Ion, Neutral, Electron, Magnetic fields) é um satélite internacional que envolve a cooperação de diversas universidades para realizar a medição de parâmetros críticos do tempo espacial; o Aeneas, é um projecto destinado a seguir contentores nos oceanos e para testar processadores da próxima geração; o SMDC-ONE 2.1 ‘Able’ e o SMDC-ONE 2.2 ‘Baker’ (Space Missile Defense Command – Operational Nanosatellite Effect), são destinados a demosntrar a capacidade de rápido desenvolvimento de pequenos satélites de comunicações; STARE A (Space-Based Telescopes for Actionable Refinement of Ephemeris) também designado ‘Re’, está equipado com instrumentação óptica que irá demonstrar os elementos principais para a Página 53
detecção de detritos orbitais; AeroCube-4A, AeroCube-4B e AeroCube-4C, destinados a pesquisas tecnológicas; CP-5, desenvolvido por grupos de estudantes que praticam o projecto, desenvolvimento, construção e lançamento de um nanosatélite; CSSWE (Colorado Student Space Weather Experiment), destinado a estudar a relação entre as protuberâncias solares e as partículas energéticas; CXBN (Cosmic X-Ray Background), para observar os raios-x da radiação de fundo. Imagem: ULA Rui Barbosa
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Rússia lança satélite China lança dois meteorológico satélites de navegação A China levou a cabo com sucesso o seu 12º lançamento orbital no corrente ano ao colocar em órbita dois satélites de navegação para a sua rede de geoposicionamento.
A Rússia levou a cabo o lançamento de um satélite meteorológico europeu, o MetOp-B, para a EUMETSAT. O lançamento teve lugar às 1628:40UTC do dia 17 de Setembro de 2012 e foi levado a cabo pelo foguetão 14A14-1A Soyuz-21A/Fregat (012/1037) a partir da Plataforma de Lançamento PU-6 do Complexo de Lançamento LC31 (17P32-6) do Cosmódromo de Baikonur, Cazaquistão. Todas as fases do lançamento decorreram sem problemas. O MetOp-B é o segundo de três satélites que serão colocados em órbita, com o MetOp-A a ter sido lançado em 2006. O satélite transporte uma carga composta por onze instrumentos dos quais quatro são específicos deste satélite e os restantes são semelhantes a outros instrumentos a bordo dos satélites NPOES norte-americanos. O satélite irá medir a temperatura atmosférica e humidade, bem como obter os perfis do ozono e outros gases na atmosfera. Este foi o 49º lançamento orbital de 2012, sendo o 14º lançamento desde o Cosmódromo de Baikonur. Imagem: Roscosmos Página 54
Rui Barbosa
O lançamento dos satélites Compass-M5 e Compass-M6 (também designados Beidou-14 e Beidou15) teve lugar às 1910:04UTC do dia 18 de Setembro de 2012 e foi levado a cabo por um foguetão CZ-3B/E Chang Zheng-3B/E a partir do Complexo de Lançamento LC2 do Centro de Lançamento de Satélites de Xichang, provincia de Sichuan.O sistema Beidou-2 / Compass é o componente em órbita de um sistema de navegação e de posicionamento global independente por parte da China. Originalmente, o sistema seria desenvolvido ao se lançar uma constelação de satélites em vários estágios entre 2000 e 2010, desenvolvendo-se no mesmo período os sistemas de aplicações necessários. Este desenvolvimento resultaria numa indústria chinesa de navegação e posicionamento global. O desenvolvimento do sistema Beidou foi iniciado em 1983 com uma proposta por parte de Chen Fangyun para desenvolver um sistema regional de navegação utilizando dois satélites geostacionários, o Twinsat. Este conceito foi testado em 1989 utilizando dois satélites de comunicações DFH2/2A. Este teste mostrou que a precisão do sistema Twinsat seria comparável ao sistema GPS norte -americano. Em 1993, o programa Beidou foi oficialmente iniciado. Os satélites Beidou utilizam o modelo DFH-3 e têm uma performance básica similar. Em 2000 dava-se o lançamento dos satélites experimentais da série e a constelação final iria consistir em quatro satélites em órbitas geossíncronas, sendo dois operacionais e dois suplentes. O sistema de dois satélites era baseado numa
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determinação interactiva da altitude do utilizador. Cada um dos satélites emitia sinais de forma contínua para todas as zonas da Terra que lhe eram visíveis. A estação do utilizador faria a recepção dos sinais e transmitia-os de volta para o satélite. Por seu lado, o satélite enviava o sinal recebido para o centro de controlo do sistema. Os computadores no centro de controlo do sistema determinavam então a distância entre o utilizador e o satélite a partir do tempo que o sinal fora originalmente emitido, referenciado com o tempo de emissão, e a altura em que o sinal do utilizador havia chegado ao centro de controlo. O centro de controlo combinava a estimativa inicial da altitude do utilizador (e por consequência a distância ao centro da Terra), a partir da última referência de altitude do utilizador ou utilizando uma estimativa arbitrária tal como o nível do mar, com as distâncias a partir destes dois satélites para obter três estimativas de distâncias para a posição do utilizador. Isto determinava a primeira estimativa da latitude e da longitude do utilizador. Um mapa da região do utilizador (possivelmente armazenado de forma digital) era então utilizado para se fazer uma estimativa melhorada da altitude do utilizador, que podia então ser associada ao cálculo da latitude e longitude para se fazer uma melhor estimativa desses valores. Apesar do sistema ser capaz de conseguir precisões semelhantes à do sistema GPS (exceptuando em terrenos muito inclinados), tinha sérios problemas operacionais. O utilizador tinha de emitir um sinal de forma a obter uma localização e por seu lado, o centro de controlo fornecia um único alvo que poderia desactivar o Página 55
ASTRONÁUTICA sistema. Porém, era uma forma de obter, com somente dois satélites, um sistema militar de navegação próprio, independente e de grande precisão que poderia funcionar num período de guerra. Por comparação, os sistemas Navstar, GLONASS ou Galileo, requerem o lançamento de dezenas de satélites. O Departamento de Defesa dos Estados Unidos estimou que o sistema Beidou tinha uma precisão de 20 metros em território chinês e nas áreas em redor. Foi também referido que o sistema Beidou possuía uma capacidade de comunicações activa, permitindo aos líderes nacionais o envio em segurança de ordens e receber confirmações e relatórios. Porém, uma companhia privada, a BDStar Navigation, foi fundada para desenvolver o segmento de solo do sistema Beidou e para comercializar os receptores para os operadores comerciais. A companhia surgiu como um consórcio com a Canada Novatel em Outubro de 2000 para desenvolver e comercializar os receptores GPS. Um ano mais tarde foi finalizado um projecto para o Sistema de Serviço de Informações Beidou-1, que proporcionava a base para aplicações abertas do sistema de navegação Beidou. Um comité industrial conjunto aprovou o plano final em Janeiro de 2003. O financiamento por parte do Ministério da Ciência e Tecnologia da China levou ao início dos trabalhos no Serviço Integrado de Aplicações de Informação de Satélite Beidou como parte do Plano de Desenvolvimento Nacional Chinês 863. O sistema passou nos testes de aceitação em Dezembro de 2005, levando a potenciais aplicações dos receptores Beidou para os navios de
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pesca oceânica chineses. Em Junho de 2006 foi iniciado o projecto de demonstração comercial para um Serviço de Informação de Transacções e de Produção Segura de Pesca Oceânica. No entanto, os projectos mais lucrativos da BDStar ainda utilizavam os sinais GPS da Navstar para aplicações tais como a gestão de portos de contentores. Dado as restrições operacionais do sistema Beidou geostacionário, foi sem surpresa que a China anunciou uma constelação suplementar colocada em órbitas médias em 2006. O sistema operacional Beidou-2 era então definido como uma constelação de 35 satélites dois quais cinco operavam em órbita geossíncrona e trinta em órbitas médias (a 21.000 km de altitude e período orbital de 12 horas). Os satélites nas órbitas médias utilizariam o mesmo princípio de navegação que os sistemas Navstar, GLONASS e Galileo, com relógios internos de alta precisão e um sistema orbital de informação a enviar a posição precisa do satélite para os receptores passivos dos utilizadores. A combinação de sinais de múltiplos satélites permite ao utilizador o cálculo da sua posição na Terra com alta precisão. A designação COMPASS aplica-se aos satélites Beidou-2 sendo estes diferenciados entre os satélites em órbita geossíncrona (COMPASS-G), em órbitas geossíncronas inclinadas (COMPASSIGSO) e em órbitas médias (COMPASS-M). Os satélites irão transmitir sinais nas frequências 1195,14 – 1219,14 MHz, 1256,52 – 1280,52 MHz, 1559,05 – 1563,15 MHz e 1587,69 – 1591,79 MHz. É interessante referir que alguns dos sinais se sobrepõem aos sinais da rede Galileu e do código GPS. Segundo Dan Levin em “Chinese Square Off With Europe in Space” (The New York Times, 23 de Março de 2009), “segundo a política da ITU (International Telecommunications Union), o primeiro país a utilizar uma frequência específica tem prioridade sobre a mesma, e os fornecedores de serviços a transmitir na mesma frequência devem garantir que as suas transmissões não interferem com o sinal autorizado previamente.” Página 56
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O Sistema de Satélites de Navegação Compass (SSNC) é o sistema de navegação por satélite de segunda geração da China capaz de proporcionar um sinal contínuo de geoposicionamento tridimensional global, além de medição de velocidade. O sistema será inicialmente utilizado para fornecer serviços de posicionamento de alta precisão para os utilizadores na China e nas regiões vizinhas, cobrindo uma área de cerca de 120 graus de latitude no Hemisfério Norte. O objectivo a longo termo é o de desenvolver uma rede de navegação por satélite similar ao GPS norteamericano e ao GLONASS russo. Dois níveis de serviço são fornecidos pelo sistema Beidou. O serviço público para utilização civil é grátis para os utilizadores chineses e tem uma precisão de 10 metros no posicionamento do utilizador, proporcionando sinais de sincronização de tempo com uma precisão de 50 ns e medição de velocidade com uma precisão de 0,2 m/s. O serviço militar é mais preciso, fornecendo informação de estado e uma capacidade de comunicação militar. Dependendo do tipo de órbita para a qual serão lançados, os satélites são baseados em diferentes modelos. Os satélites colocados em órbitas médias (Compass-M) são baseados no modelo DFH-3 e têm uma massa de 2.160 kg, sendo 1.100 kg a massa correspondente ao propolente e 249 kg a massa correspondente à carga do sistema de navegação. As suas dimensões são de 2,20m×1,72m×2,00m. Os satélites em órbitas geossíncronas inclinadas (Compass-IGSO) têm uma massa de 2.300 kg, sendo 247 kg correspondentes à carga de georreferenciação e sendo baseados no modelo DFH-3. Os satélites que são colocados em órbitas geossíncronas (Compass-G) são baseados no modelo DFH-3A e têm uma massa de 3.050 kg, sendo 350 kg referentes à sua carga de georreferenciação (as suas dimensões são (2,20m×1,72m×2,40m.). Os satélites são estabilizados nos seus três eixos espaciais e o seu tempo de vida útil é de 8 anos. Os satélites Beidou são desenvolvidos pelo Instituto de Pesquisa de Tecnologia Espacial do Grupo de Ciência e
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ASTRONÁUTICA 2000 por um foguetão CZ-3A Chang Zheng-3A a partir do Complexo de Lançamento LC2 do Centro de Lançamento de Satélites Xichang. O satélite foi colocado numa órbita inicial de transferência para a órbita geossíncrona com um apogeu a 41.870 km, perigeu a 190 km e inclinação orbital de 25,0º. O lançamento deste satélite completou o sistema protótipo de dois satélites que deveria fornecer a informação de posicionamento para os serviços de transporte de caminho-de-ferro, auto-estradas e de navegação marítima. O satélite foi posteriormente posicionado na órbita geossíncrona a 80º longitude Este.
Tecnologia Espacial da China. Em Janeiro de 2009 a China anunciava que o seu sistema independente de posicionamento e navegação deverá estar completo em 2015 com um total de trinta satélites, dez dos quais deveriam ser lançados entre 2009 e 2010. No entanto estes planos tiveram de ser alterados devido a problemas técnicos registados no satélite Compass-G2 bem como devido ao problemas com o foguetão lançador CZ-3B Chang Zheng-3B que a 31 de Agosto de 2009 registava um problema a quando do lançamento do satélite de comunicações indonésio Palapa-D. De salientar que existem inúmeros sistemas comuns entre o CZ-3B e o CZ-3C Chang Zheng-3C. O primeiro satélite do sistema foi lançado a 30 de Outubro de 2000. O Beidou-1A foi colocado em órbita por um foguetão CZ-3A Chang Zheng-3A a partir do Complexo de Lançamento LC2 do Centro de Lançamento de Satélites Xichang. O satélite foi colocado numa órbita inicial de transferência para a órbita geossíncrona com um apogeu a 41.889 km, perigeu a 195 km e inclinação orbital de 25,0º, antes de ficar colocado na sua órbita definitiva a 6 de Novembro, ficando estacionado a 140º longitude Este. O Beidou-1B era lançado a 20 de Dezembro de Página 57
O primeiro satélite suplente, o Beidou-1C, foi lançado a 24 de Maio de 2003 por um foguetão CZ3A Chang Zheng-3A a partir do Complexo de Lançamento LC2 do Centro de Lançamento de Satélites Xichang. O Beidou-1C foi colocado na órbita geossíncrona a 110º longitude Este. A 2 de Fevereiro de 2007 era lançado o Beidou-1D por um foguetão CZ-3A Chang Zheng-3A a partir do Complexo de Lançamento LC2 do Centro de Lançamento de Satélites Xichang. Este satélite não atingiu a órbita geossíncrona até Abril do mesmo ano devido a problemas na abertura dos seus painéis solares. Fontes militares norteamericanas referiram também a existência de uma nuvem de detritos na altura em que o satélite deveria operar o seu motor de impulso para o apogeu. Eventualmente o desenvolvimento do sistema de navegação da China terá passado no final por três fases, sendo a primeira um sistema regional experimental para servir o território chinês e que é representado pelos satélites Beidou-1 (serviço por satélite de determinação por rádio), a segunda fase constituída por um sistema de serviço de navegação regional passivo que cobre a região da Ásia e Pacífico composto por 14 satélites e que estará operacional em 2012, e uma terceira fase constituída por um sistema de serviço de navegação global passivo com uma melhoria regional e que será constituído por 35 satélites em 2020. Rui Barbosa
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Primeiro auto-retrato do Curiosity em Marte! A imagem foi obtida pela MAHLI, a câmara que se encontra na extremidade do braço robótico, através da cobertura protectora da sua lente. Apesar de ser transparente, esta cobertura acumulou uma quantidade significativa de poeira durante a última fase da descida do Curiosity, razão pela qual este primeiro auto-retrato é ainda pouco nítido. A qualidade das imagens da MAHLI deverá
melhorar consideravelmente assim que a cobertura da lente for removida. Imagem: Primeiro autoretrato do Curiosity em Marte obtido pela câmara MAHLI a 08 de Setembro de 2012 (sol 32 da missão).Crédito: NASA/JPLCaltech/Malin Space Science Systems. Sérgio Paulino O astroPT está agora também disponível no G+. Poderá consultar-nos através da sua conta do Gmail clicando no link superior direito (+SeuNome). Ou então poderá seguir esta ligação (ou ver posts). Passem por lá, adicione aos seus círculos e divulgue pelos seus amigos. José Gonçalves
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