ensino de astronomia ufabc aula: exploração no espaço ii · início da conquista do espaço pelo...

Universidade Federal do ABCJessica Gonçalves de Sousa

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Ensino de Astronomia UFABCAula:Exploração no Espaço II

Na aula exploração no Espaço parte I vimos como começou a exploração espacial e as diversas formas como isso foi e é feito.

Nessa aula abordaremos 3 tópicos principais:● As fronteiras da exploração espacial

●Consequências da exploração espacial (lixo espacial)●Vantagens da exploração espacial

Introdução

As novas fronteiras da exploração espacial

Em 1961, o homem orbitava a Terra pela primeira vez, no que daria início à Corrida Espacial entre União soviética e Estados Unidos. Hoje, a tecnologia espacial se desenvolve com a cooperação de muitos países e até empresas privadas, buscando novos rumos como Marte e investindo em um novo tipo de turismo, com tecnologia de ponta e distâncias inimagináveis.


●Z1 SPACESUITA Nasa apresentou no final de 2012 um protótipo do novo modelo de traje que seus astronautas devem usar em missões a partir de 2015. O Z1 é mais leve e flexível e é vestido por uma escotilha a partir do topo, montado em uma peça única, o que facilita o uso. A comparação com o traje do Buzz Lightyear, do filme Toy Story, é inevitável.

●Limitação espacial:TOPOSFERA - 6 a 20 km


●LONG MARCH 2F LM-2FDISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: 150 km

A China é a nova potência na corrida espacial. Com um centro de lançamento próprio e com seus foguetes Long March, ela tem hoje, segundo especialistas, a mesma tecnologia dos Estados Unidos e União Soviética nos anos 1960.A China já realizou quatro viagens tripuladas, incluindo uma mulher, Liu Yang, e um passeio espacial. Existe um projeto para uma estação espacial própria para 2020.Apesar da comunidade internacional saber poucos detalhes sobre suas intenções, o Irã e a Coreia do Norte também mostraram ser capazes de colocar objetos em órbita recentemente.


●SPACESHIPTWO (Turismo espacial)DISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: 100 km

Nos últimos anos, surgiram empresas dispostas a investir em projetos de turismo espacial, para ampliar e baratear viagens de pessoas ao espaço. A empresa Virgin Galactic anunciou que sua aeronave, a SpaceShipTwo, será a primeira a enviar civis ao espaço regularmente. Apesar da data de lançamento não ter sido divulgada, passagens já estão à venda, ao custo de US$ 200 mil. Com capacidade para seis pessoas, a aeronave fará um voo de duas horas e meia a uma altura de 109,73 km.Ao todo, sete pessoas já pagaram para estar no espaço. Eles viajaram a bordo da nave espacial Soyuz, em uma parceria entre o programa espacial russo e a empresa norte-americana Space Adventures.


●ISSDISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: CERCA DE 400 km

A Estação Espacial Internacional (ISS, sigla em inglês) foi lançada em 2000 e desde então já recebeu mais de 204 moradores temporários. Fruto de uma parceria entre Estados Unidos, Rússia, Agência Espacial Europeia, Japão e Canadá, o módulo completo tem o tamanho de um campo de futebol e orbita a terra 16 vezes por dia, a mais de 400 km de altitude.


A Soyuz TMA-08 fez o voo mais rápido da história entre a Terra e a ISS, em 28 de março de 2013, levando apenas 5h45 do Cazaquistão até a Estação, com dois cosmonautas russos e um astronauta americano a bordo, durante a missão de número 35.

O milionário norte-americano Dennis Tito foi o primeiro turista espacial da história ao viajar para a ISS, no dia 28 de abril de 2011. Ele desembolsou cerca de US$ 20 milhões para realizar a viagem espacial.


●SOYUZDISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: 400 km

A cápsula espacial Soyuz, acoplada a foguetes de mesmo nome, é o único modo de levar astronautas para Estação Espacial Internacional atualmente, depois que os Estados Unidos aposentaram seus ônibus espaciais. Comporta seis pessoas.O brasileiro Marco Pontes foi o único visitante brasileiro da ISS, na 29ª missão tripulada. Ele chegou a bordo da Soyuz e permaneceu quase seis meses realizando experimentos em microgravidade.Estima-se que 1700 foguetes Soyuz já tenham sido lançados desde o início da conquista do espaço pelo homem. É o foguete mais usado para se chegar ao espaço.


●HUBBLEDISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: 569 km

O telescópio foi um dos maiores avanços na exploração espacial até hoje. Com capacidade para fotografar os lugares mais longínquos do universo, o Hubble, lançado em 1990 a um custo de 1,5 bilhões de dólares, está orbitando a 569 km da Terra, a 28.000 km/h.O objeto mais distante fotografado pelo Hubble foi um conjunto de galáxias registrado em um pequeno quadrado, algumas delas a uma distância de mais de 13 bilhões de anos-luz.


●ORIONDISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: EM FASE DE TESTES

A Orion Multi-Porpouse Crew Vehicle vem sendo desenvolvida pela Nasa em parceria com o setor privado para ser a nova geração de naves suborbitais americanas a substituir o uso da Soyuz em missões tripuladas. Capaz de levar até quatro astronautas em voos de baixa órbita – entre 350 e 1400 km de altitude - acessar satélites e a Estação Espacial, o protótipo está em fase de testes. O projeto pretende desenvolver uma família de naves para ir além da baixa órbita, servindo para expedições à Lua, asteróides que se aproximem da Terra e até Marte.


●WSODISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: 600 km

O WSO-UV é um projeto encabeçado pela Programa Espacial Russo, em cooperação com a Espanha, Ucrânia, China, Itália e Alemanha. Projetado para ser lançado em 2015 e durar 10 anos no espaço, será tão potente quanto o Hubble, mas equipado com câmeras capazes de captar ondas UV.


●LIXO ESPACIALO lixo espacial gerado pelo homem - desde tanques de foguetes até pequenas partículas sólidas de combustível - circunda a Terra e se tornou um problema para a reentrada de naves espaciais e até ameaçando o funcionamento de satélites. Esse cinturão de detritos se estende da Baixa Órbita, a 200 km de altitude a até 50 mil km do solo, na Órbita Geossíncrona, onde orbitam alguns tipos de satélites. A maior concentração de detritos está entre 750 e 800 km da Terra.Existem cerca de 21 mil partículas maiores do que dez centímetros e cerca de 500 mil partículas com tamanhos entre um e dez centímetros. As partes menores que um centímetro ultrapassam 100 milhões.


●ASTEROIDEDISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: 27.000 km

O asteroide 2012 DA14 passou pela Terra no dia 15 de fevereiro a 27,7 mil quilômetros, distância considerada "muito próxima" de nós. É o maior objeto conhecido a passar tão perto da Terra, sem oferecer nenhum risco de colisão, no entanto.


●CINTURÃO DE SATÉLITESDISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: 36.000 km

Os satélites artificiais estão em várias faixas de altitude na órbita da Terra. A região mais "povoada" é o chamado Cinturão de Clarke, onde estão os satélites geoestacionários, a cerca de 36 mil km da superfície. A essa altitude, o período orbital do satélite é o mesmo da Terra, o que faz parecer que estão flutuando parados sobre a superfície.


●LUADISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: 380.000 km

O projeto Constellation, pretendia desenvolver naves capazes de levar o homem de volta à Lua nos próximos anos, no entanto, a administração Obama cancelou o programa em 2010. A última vez que o homem pisou na Lua foi em dezembro de 1972, com a Apollo 17. Foram apenas quatro anos de exploração da Lua, desde o primeiro astronauta pisar lá, em 1969.


●APOLLO 13DISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: 400.000 km

Ao passar atrás da Lua, a tripulação da Apollo 13 – que teve sérios problemas durante a missão – quebrou o recorde com a maior distância que o homem já esteve da Terra (254 km da Lua, 400.171 km da Terra).


●MARTEDISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: 560 MILHÕES DE km

Em 2012, a Nasa enviou com sucesso o jipe-robô Curiosity, que aterrissou na superfície do planeta vermelho após uma viagem de 567 milhões de quilômetros e quase nove meses. A Nasa mantém ainda outro robô explorador coletando informações de Marte, o Opportunity. Enviado em 2003 para uma missão de 90 dias, ele continua transmitindo dados e fotografias até hoje. A Nasa deve lançar uma nova sonda ao planeta vermelho, para estudar sua atmosfera.


●MARTEDISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: 560 MILHÕES DE km

Desde o início da corrida espacial na década de 60 já foram enviadas 40 missões espaciais a Marte, desde satélites, sondas e balões até robôs de superfície. Apenas 16 foram completamente bem-sucedidas.

A Índia pretende lançar uma nave não-tripulada a Marte para coletar dados. Se a missão for bem-sucedida, a Índia será o primeiro país do Terceiro Mundo a chegar ao planeta vermelho, à frente de potências como a China e o Japão.


●VOYAGER 1DISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA: 18,5 BILHÕES DE km

A sonda é o objeto feito pelo homem mais distante da Terra. Estima-se que a Voyager, lançada ao espaço em 1977, esteja a 18,5 bilhões de quilômetros de distância, saindo do Sistema Solar. Equipada com instrumentos de medição de radiação e magnetismo, ela ainda envia informações para a Terra, o que deve continuar fazendo até 2025.

Um disco de cobre banhado em ouro contendo fotos e sons da Terra, além de diagramas de como usá-los e como é o corpo humano, foi enviado junto com a sonda, para o caso de alguma forma de vida inteligente encontre a sonda um dia (=>Exploração no espaço I).

São objetos criados pelos humanos e que se encontram em órbita ao redor da Terra, mas que não desempenham mais nenhuma função

útil, como por exemplo as diversas partes e dejetos de naves espaciais deixados para trás quando do seu lançamento. Tanto

podem ser peças pequenas, como ferramentas e luvas - a exemplo de uma perdida por Neil Armstrong na missão Gemini VIII em 1966 - ou estágios de foguetes e satélites desativados que congestionam o

espaço em volta da Terra - como exemplo, os antigos satélites soviéticos RORSAT - e que causam risco de acidentes graves, tanto em órbita (pelo risco de possíveis colisões), quanto numa possível

reentrada de tais detritos na atmosfera terrestre. Os detritos espaciais tornaram-se uma crescente preocupação nos últimos anos pelo fato de que colisões na velocidade orbital podem ser altamente danosas ao funcionamento de satélites, pondo também em risco astronautas

em atividades extraveiculares.

O que é lixo espacial?

Síndrome de Kessler

Proposta pelo consultor Donald Kessler, da NASA, a síndrome de Kessler é um conjunto de características inseridas desordenadamente no meio ambiente espacial e cuja tendência é resultar num efeito de colisões e reações em cadeia envolvendo os satélites e outros objetos em órbita ao redor do planeta.

https://www.youtube.com/watch?v=T1Xlq9Ug_Ag#t=31

http://cinemacomrapadura.com.br/imagens/2013/09/20130905-sindrome-de-kessler.jpg

Lixo espacial

Como sabemos, o lixo espacial é oriundo de fragmentos, peças e pedaços de objetos lançados no espaço, no entanto eles apresentam diferentes riscos devidos ao seu tamanho e localização.

Objetos grandes: São facilmente monitorados através de radares e telescópios óticos pelas agências espaciais internacionais tais como a

AEB (Agência Espacial Brasileira), a ESA (Agência Espacial Europeia) e a NASA.

Problema: A baixas altitudes podem reentrar na atmosfera, não ser deteriorado e cair no solo podendo contaminá-lo ou ferindo alguém. A

altas altitudes esses objetos podem continuar orbitando a Terra se tornando lixo espacial e provocar manobras evasivas em satélites,

estações espaciais, ônibus espaciais -entre outros- de forma que não ocorra colisões.

Objetos diminutos: Não são possíveis de serem monitorados pelas agências espaciais internacionais.

Problema: Em baixas altitudes esses objetos reentram na atmosfera e são deteriorados no entanto, em altas altitudes com altas velocidades (cerca de 30.000km/h ou mais) esses objetos podem causar danos e acidentes para as espaçonaves que cruzarem o seu caminho já que

qualquer objeto lançado no espaço por uma espaçonave mantem a sua velocidade e mesmo que o seu tamanho e massa seja pequeno,

fragmentos da ordem de mm já são suficientes para causar estragos.

Lixo espacial

Além de satélites inutilizados, destroços de aeronaves existe uma lista de detritos espaciais intencionais ou acidentais que incluem objetos no espaço muito mais incomuns que satélites, entre eles existe uma luva do astronauta Edward White, perdida na 1ª caminhada espacial norte-americana em 1965, uma câmera que Michael Collins perdeu próximo à nave Gemini-10 em 1966 e outra perdida por Sunita Williams durante a missão STS-116. Outra astronauta, Heidemarie Stefanyshyn-Piper, perdeu em novembro de 2008 uma bolsa cheia de peças durante uma caminhada fora da ISS (Estação Espacial Internacional). Há ainda sacolas de lixo, chaves de boca e outros objetos deixados em órbita.

Lixo espacial: Exemplos

http://super.abril.com.br/imagem/planetes.jpg

Acidentes

Em 1983 o ônibus espacial americano Challenger teve uma janela atingida por um objeto em órbita, vindo a apresentar rachaduras. Ao retornar à Terra descobriu-se que a nave fora atingida por um fragmento de tinta microscópico que desprendera-se de algum foguete anteriormente lançado (isso mesmo, um fragmento de tinta!). Se a nave tivesse sido atingida por um pequeno parafuso, a janela teria se estilhaçado, fazendo com que a cabine perdesse sua atmosfera, tendo como consequência a morte imediata da tripulação.

Buraco ocasionado no space shuttle Challenger

Acidentes

Até 1998, mais de 60 janelas de ônibus espaciais haviam voltado à Terra com danos provenientes do espaço. Uma lasca de tinta do tamanho de um grão de sal, orbitando a uma velocidade de14.400 km/h, pode abrir uma significante cratera de 2,5 cm de diâmetro, com a possibilidade de a janela estilhaçar-se durante a reentrada.

Incidentes

A 1ª nave a realizar uma manobra evasiva de uma colisão foi o ônibus espacial Discovery, em 1991. Em 2007, o satélite Terra, foi o 1º a alterar a sua posição, com o objetivo de prevenir impactos. Em 1999 a ISS também realizou uma manobra evasiva. Os detritos consistiam em restos de um foguete Pegasus. Em 2008, a ISS já somava um total de 8 manobras evasivas, sendo que as 7 primeiras ocorreram nos anos inciais do programa. Porém, a situação mais dramática registrada a bordo da ISS deu-se em 2008, quando o russo Iuri Lonchakov e os americanos Michael Fincke e Sandra Magnus tiveram de abandonar a ISS e refugiar-se em uma cápsula Soyuz devido ao risco de colisão do complexo com um detrito espacial que passou a pouco mais de 100m.

Esboço de Kosmos 954http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fa/Cosmos-954_scheme.png/220px-Cosmos-954_scheme.png

O que é considerado lixo espacial

Nos filmes de Guerra nas Estrelas e em centenas de outrosfilmes de ficção científica vemos as coisas explodirem e os

fragmentos rapidamente se dissiparem,deixando o espaço livreNovamente. Mas, na realidade, o espaço nunca fica limpo após

uma explosão próxima ao nosso planeta. Os fragmentoscontinuam circulando a Terra, suas órbitas cruzando as de

outros objetos. Lascas de tinta, parafusos perdidos, peças defoguetes explodidos – tudo isso vira pequeninos satélites.

JOEL PRIMACK, astrofísico norte-americano.

Soluções

Na tentativa de solucionar o problema do lixo espacial em torno da Terra várias propostas foram apresentadas em diferentes ocasiões.

Exemplos: §Modificações no design do foguete norte-americano Delta e no

francês Ariane, de modo a reduzir a quantidade de destroços colocados em órbita a cada novo lançamento (já feito).

§Utilização de raios laser, a partir de canhões instalados em terra, no ar e no espaço para, em conjunto, dispararem contra o lixo, alterando-lhe a

órbita para mais próximo da Terra (muito caro!). §Utilizar redes de grandes dimensões, construídas em liga especial, unidas a hastes infláveis, de modo a formar um gigantesco cesto para

engolfar o lixo em nuvens de detritos espaciais (fase de teste).

§Utilização de fios eletromagnéticos de cobre acopladosa satélites e outras naves. Tais fios elétricos reagiriam com o campo

magnético da Terra de modo a atrair o lixo espacial de volta ao planeta (precisa ser aperfeiçoado).

§Utilizar um aerogel leve e adesivo para a coleta de lixo espacial (tecnologia já existente mas pouco eficiente =>muito aerogel e

pouca coleta).§Utilizar um grande painel de espuma especial,

altamente porosa, colocado na rota dos detritos espaciais. Passando por este painel o lixo teria sua velocidade reduzida, vindo a cair em

direção à Terra, incinerando-se com o atritona alta atmosfera (risco de colisões e necessidade de uma rede muito

grande).

Soluções

A grande problemática da exploração espacial atualmente

é o lixo espacial no entanto essa exploração nos trouxe

inúmeros benefícios que talvez nem percebemos no dia-a-dia, deixo aqui enunciado uma lista com algumas das vantagens da

exploração espacial.

Vantagens da exploração espacial

– telemóveis que precisam dos satélites.– melhores previsões meteorológicas após imagens de satélite.

– GPS – Sistema de Posicionamento Global.– tecnologia de imagem utilizada por satélites para monitorizar sistemas na Terra é agora utilizada em hospitais para detectar

doenças, tal como máquinas MRI e TAC.– óculos de sol com maior resistência aos riscos e que protegem

mais eficazmente dos raios ultravioletas.– novas ligas metálicas (mais fortes que o titânio e bastante

maleáveis) para equipamentos médicos e desportivos.– desenvolvimento de técnicas de controlo de tráfego aéreo.

– novos sistemas de leitura de códigos de barras.– criação de medicamentos mais puros no espaço.

– criação de mais e melhores alimentos em ambientes de micro-gravidade.


– mecanismos utilizados para fazer crescer plantas no espaço são hoje utilizados para combater o cancro, diminuir dores crónicas (como artrite e espasmos musculares), e aumentar a circulação

sanguínea.– componentes de satélites são hoje utilizados em dispositivos para

inserir insulina no corpo.– roupa que regula a temperatura corporal.– desenvolvimento da fotografia digital.

– material utilizado pela NASA para navegação e detecção de mísseis serve hoje para aparelhos de dentes transparentes.

– sistemas de tratamento e purificação de água mais eficientes– desenvolvimento de programação automática nas cozinhas.

– tecnologia para controlar a pressão do ar durante o mergulho e ao fazer montanhismo.

– fornos micro-ondas desenvolvidos para os astronautas.


– sapatilhas (da Nike, Adidas, etc) que utilizam materiais que foram desenvolvidos para os fatos espaciais americanos e que reduzem a

fadiga, absorvem o impacto no solo, promovem a estabilidade, e são bastante flexíveis.

– lasers na medicina que vieram de um desenvolvimento para a medicina espacial.

– desenvolvimento de melhor equipamento cardíaco.– computadores com menor massa, menor volume, menor peso,

maior mobilidade, maior capacidade, maior rapidez de processamento, e um consumo mais eficaz foram desenvolvidos

pela NASA para as missões Apollo.– sistemas de reciclagem de ar e água que deram origem a máquinas

de diálise.– ajuda no desenvolvimento de circuitos integrados (que levaram ao microchip existente nos computadores) com o objectivo de levar os

astronautas à Lua.



– as placas térmicas no módulo de comando das Missões Apollo permitiram criar materiais que retardam e resistem ao fogo e que são hoje

instalados nas nossas casas e automóveis.– pneus mais eficientes nos automóveis atuais a partir dos carros lunares.– o software utilizado nas cápsulas espaciais é um percursor das máquinas

Multibanco existentes nas lojas.– os métodos de esterilização das sondas e cápsulas espaciais permitem

agora detectar terrorismo biológico (por exemplo, detectam antrax).– a “comida de astronauta” levou ao desenvolvimento de ingredientes

nutricionais que são hoje utilizados em produtos alimentares para bebés e crianças.

– desenvolvimento de máquinas de exercício físico no espaço que são actualmente utilizadas em clínicas de reabilitação física.

“Muitos objetos que hoje são de uso corrente nasceram das necessidades do programa espacial. A vida na Terra estaria bem

menos facilitada se não fosse tão complicada a sobrevivência lá em cima. As rigorosas condições que enfrentavam os astronautas da missão Apollo obrigaram ao desenvolvimento de equipamentos

sofisticados e inovadores. Ainda hoje, a exploração espacial continua a ser um dos principais motores de inovação tecnológica.” -(Visão História nº 5, na página 40)


[1]http://www.inpe.br/acessoainformacao/node/404[2]http://www.educadores.diaadia.pr.gov.br/arquivos/File/2010/artigos_teses/2010/Geografia/art_lixo_espacial.pdf[3]http://noticias.uol.com.br/infograficos/ciencias/novas-fronteiras-exploracao-espacial/index.htm[4]http://www.astropt.org/2009/08/11/vantagens-da-exploracao-espacial/

Referências

http://www.inpe.br/acessoainformacao/node/404

http://www.educadores.diaadia.pr.gov.br/arquivos/File/2010/artigos_teses/2010/Geografia/art_lixo_espacial.pdf

http://noticias.uol.com.br/infograficos/ciencias/novas-fronteiras-exploracao-espacial/index.htm

http://www.astropt.org/2009/08/11/vantagens-da-exploracao-espacial/

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