Acervo textual da Revista AstroNova
Edição 30 — páginas 21 a 40
Esta página apresenta o texto extraído do PDF para tornar a edição pesquisável e acessível a leitores, navegadores e assistentes de IA. Consulte o PDF original para preservar diagramação, imagens, fórmulas e créditos.
Assuntos identificados: estação, terra, força, gravidade, espacial, módulo, tiangong, forças, zhurong, sistema.
Página 21
Maico Zorzan [email protected] Todo professor de matemática já ouviu algumas vez, nem que seja em sua consciência, a infame pergunta: "onde irei usar isso na minha vida?" Infelizmente nosso sistema de ensino, nem sempre permite que as disciplinas estudadas sejam apresentadas na prática do cotidiano. Muitas vezes perdendo uma importante ferramenta de aprendizado. Porém neste artigo, apresentaremos um grego, que apenas munido de seno, cosseno, tangente e suas relações, chegou a Lua 21 O céu de Hiparco e a TRIGONOMETRIA DOS ASTROS muito antes da invenção do telescópio. As primeiras ideias sobre geometria são bem antigas, surgiram da necessidade dos povos antigos em lidar com números e relacioná-los aos problemas que tivessem alguma utilidade. Babilônios, há 4 mil anos, já conheciam maneiras de medir os lados de um triângulo, e muito antes disso, sumérios na antiga Mesopotâmia já conheciam a contagem, egípcios já dominavam conceitos de geometria prática, e muitos outros povos já flertavam com a matemática. Babilônios, bem como os egípcios, não conheciam a medida moderna de um ângulo e, muito menos, o conceito de secante. Eles, no entanto, desenvolveram métodos de medir os lados de um triângulo. Na Grécia Antiga iniciou-se um estudo sistemático da relação entre ângulos (arcos) em um círculo e o comprimento das cordas. Esses estudos permitiram que o astrônomo grego Aristarco de Samos (320AC- 250AC) calculasse os tamanhos do Sol, Terra e Lua e suas distâncias (com uma considerável margem de erro). Aristarco usou os conhecimentos do filósofo MATEMÁTICAMATEMÁTICA O céu de Hiparco e a TRIGONOMETRIA DOS ASTROS
Página 22
22 AstroNova . N.30 . 2021 Tales de Mileto (624AC- 546AC) e do matemático Euclides de Alexandria (323AC-285AC). Foi também nessa mesma época que o astrônomo grego Eratóstenes de Cirena (276AC-196AC) mediu pela primeira vez o diâmetro da Terra. E na Grécia antiga, precisamente em Nicéia, onde hoje é a Turquia, um estudioso chamado Hiparco, por volta do segundo século antes da era moderna, fez avanços gigantescos para a matemática e a astronomia, com o estudo dos ângulos de um triângulo.Entre seus feitos, ele mediu com exatidão a duração do ano e a distância entre a Terra e a Lua, fez um dos primeiros catálogos de estrelas e elaborou a previsão de eclipses até seis séculos antes de acontecerem. Tudo isso sem usar telescópio, pois os mesmos só seriem inventados mil e seiscentos anos depois. Nascido em Nicéia, o jovem Hiparco, desde cedo fez diversas observações astronômicas sobre o nascimento e o desaparecimento de diversas estrelas no decorrer do ano, compreendendo a mudança no ceú em épocas especificas do ano, usando essas informações para prever o tempo. Logo sua fama percorreu a região, e seus estudos ficaram famosos no campo da astrologia (na época não havia uma diferenciação formal entre astronomia e astrologia). Aos 30 anos ele foi para a cidade de Rhodes, onde postulou suas maiores descobertas. É trivial que na época em que Hiparco viveu, não havia telescópios, e que seu observatório era apenas um local de onde podia passar horas tanto do dia, quanto da noite, estudando o céu a olho nu. Embora usasse instrumentos que ele mesmo construía, como o astrolábio, seu maior destaque foi no rigor de suas observações. Considerado pela matemática como o pai da trigonometria, e na astronomia, por muitos como o primeiro astrônomo científico, ele também fez importantes contribuições para a cartografia e a geografia. Aliás, nessa última, seu olhar astronômico sempre buscando relacionar a geografia com suas observações celestes, no que seria o embrião da correlação entre céu e caminhos, tão importante para as grandes navegações do século XV e XVI. Acredita- se que na época em Rhodes, Hiparco ampliou o conceito babilônico sobre a divisão do círculo em 360° aumentando a precisão utilizando a divisão de 1 grau em 60 minutos e 1 minuto em 60 segundos. Divisão que utilizamos até hoje no estudo da circunferência. Hiparco também concebeu um método simples e elegante para determinar a distância da Terra à Lua, usando as posições relativas do Sol, Terra e Lua durante um eclipse lunar, que é quando a Terra fica exatamente entre o Sol e a Lua, cobrindo a luz do Sol de alcançar a superfície lunar. Para calcular a distância da Terra até a Lua, Hiparco não precisou utilizar o diâmetro da Terra. Ele imaginou dois triângulos retângulos, onde as hipotenusas ligam o centro da Terra até as bordas dos discos solar e lunar, no momento do eclipse lunar (figura 1 da próxima página). Durante esse processo foi considerado que a duração de um eclipse lunar era equivalente ao dobro do ângulo q, ou seja, . 2q=T. 1 O tempo que ela gasta para completar uma volta inteira (360°) em torno da Terra, já era conhecido pelos gregos. Disso ele estabeleceu uma segunda equação, T = 360º. 2 E utilizando de uma regra de três simples, determinou
Página 23
23 a relação entre as duas equações, uma vez que a única variável desconhecida era q. Analisando o ângulo bß como o semidiâmetro angular do Sol, isto é, a metade do ângulo pelo qual se enxerga o disco solar. O ângulo fFé a metade do ângulo que um observador no Sol veria a Terra. Dessa forma, Hiparco verificou com a trigonometria que f + D = b + q e como f é muito pequeno, podia escrever D = b + q. Mas o que realmente ele queria, era o valor de X (distância entre a Terra e a Lua). Para tal solução, usando uma razão trigonométrica, bastava calcular o valor de seno (D). Portanto, o que Hiparco fez, foi descobrir quantos raios da Terra existem até a Lua. Assim, escreveu o resultado em função do raio R. O resultado obtido foi um valor de X entre 62 e 74 vezes R. Hoje sabemos que essa distância fica entre 57 e 64 vezes o raio. Mas seu erro era admissível tendo em conta a precisão nas medidas angulares conseguidas na época. Algo muito preciso para um período onde a tecnologia limitava muitas das informações que temos hoje. É atribuída a Hiparco a descoberta da “precessão dos equinócios”, tido inclusive como seu maior feito científico. Equinócios ocorrem em março e em setembro quando o Sol, em seu aparente movimento em torno da Terra, cruza o equador celeste. Ele descobriu que o Sol não está sempre na mesma posição AstroNova . N.30 . 2021 R F b q D Figura 1 x
Página 24
Foram encontrados aproximadamente meio milhão de pequenas tábuas de argila babilônicas escavadas desde o início do Século XIX, sendo que milhares são de relacionadas a matemática. Provavelmente o mais famoso dessas tábuas ligadas a matemática babilônica seja a tabela Plimpton 322, referindo-se ao fato de ter o número 322 na coleção G.A. Plimpton da Columbia University. Esta tabela, acredita-se ter sido escrita no por volta do ano 1900 AC, possui uma tabela de 4 colunas e 15 linhas de números em escrita cuneiforme do período. Pesquisadores de Sydney, em 2017, concluíram que as quatro colunas e as 15 fileiras de cuneiformes representam a tabela de trabalho trigonométrico mais antiga e mais precisa do mundo, uma ferramenta de trabalho que poderia ter sido usada na topografia e no cálculo de templos, palácios e pirâmides. 24 AstroNova . N.30 . 2021 do zodíaco quando ocorrem os equinócios. Resumindo, os pontos em que a trajetória aparente do Sol cruza o equador celeste se antecipam, ou precedem com o tempo. Porém Hiparco não interpretou esse fenômeno como entendemos hoje, sendo causado pela precessão do eixo da Terra. Para Hiparco a Terra não girava e nesse sistema geocêntrico, portanto, não possuía polos ou eixo de rotação. Era o firmamento que girava em torno da Terra (na época dele, não era vergonhoso ser geocêntrico ou terraplanista), diferente dos dias atuais. Dessa forma, a precessão dos equinócios era interpretada como um deslocamento do eixo da esfera do firmamento. Viram só! Próxima vez que pensar em perguntar para seu professor onde irá usar isso na sua vida, lembrem-se do nosso amigo grego que com uma matemática que hoje aprendemos no ensino fundamental fez descobertas que ecoam até hoje na Ciência. Maico Zoran é matemático, astrônomo amador e membro fundador do Clube de Astronomia Edmond Halley Referências: História da Matemática Carl Boyer; ed. Edgard Blucher, 2014 Link: Jornal da USP Prof. João Steiner sobre Hiparco
Página 25
SOL Astrofotógrafo: Bruno Bonicontro Junho/2021 Maringá - PR SOL Astrofotógrafo: Bruno Bonicontro Junho/2021 Maringá - PR
Página 26
NGC 6723, NGC 6726, NGC 6727, NGC 6729 e IC 4812; Complexo R Corona Australis Astrofotógrafo: Carlos Aparecido Domingues Observatório Estrela do Sul Julho/2018 Sarandi - PR NGC 6723, NGC 6726, NGC 6727, NGC 6729 e IC 4812; Complexo R Corona Australis Astrofotógrafo: Carlos Aparecido Domingues Observatório Estrela do Sul Julho/2018 Sarandi - PR
Página 27
Rafael Cândido [email protected] Todas as forças que conhecemos no cotidiano: forças de atrito, forças de contato, força peso, força de tração, força de compressão, força de cisalhamento, entre outras, resumem-se a 4 forças fundamentais universais. As forças fundamentais aplicam-se desde o estudo da colisão de galáxias a até a análise de subpartículas que compõem um próton (denominadas quarks). Por isso, a compreensão destas interações constitui um dos pontos mais importantes da Física contemporânea. Neste artigo, vamos conhecer quem são estas forças e como elas atuam. 27 As FORÇAS FUNDAMENTAIS FÍSICA do Universo Gravidade A força da gravidade é a força que ocorre entre massas e é sempre atrativa. É a mais fraca das interações, porém tem o alcance praticamente infinito. É a força responsável por fenômenos de larga escala como órbitas de luas, grupos de asteroides, sistemas solares, galáxias e o cotidiano fenômeno da queda dos corpos (que é a interação de um corpo com o planeta Terra). Historicamente, a gravidade foi a primeira força a ser estudada. Na Antiguidade, Aristóteles considerava que objetos de maior massa cairiam mais rapidamente que objetos de menor massa. Quase 2000 anos depois, Galileo Galilei mostrou experimentalmente que isso não era verdade. A descrição matemática da força da gravidade veio com Isaac Newton no século 17 e a definição do valor da constante da gravitação universal foi obtida experimentalmente por Henry Cavendish em 1798. No começo do século 20, Einstein apresentou a Teoria da Relatividade, a qual descreve a gravidade como a deformação do espaço- tempo. Atualmente, as pesquisas nesta área buscam uma partícula hipotética que seria a mediadora da gravidade, denominada
Página 28
28 AstroNova . N.30 . 2021 gráviton. Dessa forma, haveria uma teoria que abrangesse a Teoria da Relatividade Geral e a Mecânica Quântica, formando uma teoria da gravidade quântica. Porém, até o momento, nada foi comprovado experimentalmente. Eletromagnética A força eletromagnética é a interação entre duas partículas carregadas eletricamente. Se as cargas elétricas estão em repouso, tem-se apenas o campo elétrico. Caso as cargas elétricas estejam em movimento relativo, ocorre a formação simultânea de campos elétrico e magnético. É uma interação relativamente forte e de longo alcance. A força de contato, por exemplo, é uma força eletromagnética. Quando você toca em uma mesa, os átomos da sua mão interagem com os átomos do material que constitui a mesa. É a força de repulsão entre as cargas elétricas que evitam que sua mão atravesse a mesa. Outro exemplo de aplicação das forças eletromagnéticas são as ligações químicas. Todas as ligações químicas que conhecemos: iônica, covalente, metálica; assim como as ligações intermoleculares, existem devido a diferenças em valores e sinais de carga elétrica, havendo então forças eletromagnéticas de diferentes intensidades nestas ligações. Os fenômenos elétricos e magnéticos são conhecidos desde a antiguidade. Os gregos sabiam que ao esfregar um pedaço de âmbar (eléctron em grego) em lã, podiam atrair pequenos pedaços de palha. Também conheciam uma pedra da região de Magnesia que tinha o poder de atrair o ferro. O conhecimento do magnetismo levou à construção da bússola, que permite a orientação em solo ou em mar mesmo com o céu fechado, pois utiliza da interação entre o campo magnético de uma agulha imantada e o campo magnético da Terra. Foi na segunda metade do século 19 que o físico escocês James Clerk Maxwell unificou matematicamente os fenômenos elétricos e magnéticos. No começo do século 20, o trabalho de Einstein laureado com o Prêmio Nobel foi o estudo sobre o efeito fotoelétrico, no qual verificou-se que a menor porção de onda eletromagnética (luz, infravermelho, ultravioleta, rádio, raios-x ou gama) que pode existir é o fóton e este interage com os elétrons. Interação gravitacional entre as galáxias NGC 5257 e NGC 5258. A distância entre estas galáxias é de, aproximadamente, 3 milhões de anos-luz. (Hubble Heritage)
Página 29
As auroras boreais são um exemplo de interação eletromagnética em escala planetária. Os elétrons presentes no vento solar interagem com o campo magnético da Terra, desviando-se para as regiões polares. Colisões com as moléculas de ar emitem fótons (neste caso, luz visível). Foto: Ricardo Francisco Pereira 29 Força forte Também é denominada de força nuclear forte ou interação forte. É uma força que está presente no interior do núcleo atômico. Quando estudamos a força eletromagnética, sabemos que cargas elétricas de sinais opostos se atraem e cargas elétricas de sinais iguais se repelem. No núcleo atômico, tem-se prótons (carga positiva) e nêutrons (carga neutra). Se os prótons são carga positiva, pela força eletromagnética eles se repelem. Então, como os prótons conseguem se manter no núcleo sem que este se colapse? A força que mantém o núcleo atômico unido é a força nuclear forte, que tem um alcance muito pequeno, em nível subatômico. Logo, não a percebemos em nosso mundo macroscópico. Mas como a força nuclear forte consegue segurar os prótons no núcleo? Hoje sabemos que esta força não está vinculada apenas ao fato de manter o núcleo atômico coeso, mas também da própria formação de nêutrons e prótons. Ambos são constituídos por quarks, cada próton e cada nêutron é formado por 3 quarks e a força que une estes quarks é a força nuclear forte através de uma partícula mediadora denominada glúon (do inglês glue, cola). Então, embora a força eletromagnética faça com que exista uma força de repulsão entre os prótons, a força nuclear forte entre os quarks de prótons e nêutrons os atrai entre si. Lembrando que a força nuclear forte não é apenas atrativa, se a distância entre quarks diminui, a força nuclear forte deixa de ser atrativa e se torna repulsiva. Como se o glúon fosse uma AstroNova . N.30 . 2021 O próton é constituído de três quarks, um quark down (verde), e dois quarks up (azul e vermelho). As “molas” são os glúons. O nêutron é constituído de três quarks, um quark up (vermelho) e dois quarks down (azul e verde) ligados entre si pelos glúons (representados como molas).
Página 30
30 AstroNova . N.30 . 2021 mola que evita que os quarks se afastem demais e também que se aproximem demais. Em núcleos atômicos mais pesados, se um nêutron é adicionado com uma determinada velocidade, ocorre um desequilíbrio na força nuclear forte, o que torna o núcleo instável de tal modo que ocorre sua fragmentação, denominada de fissão nuclear, liberando uma grande quantidade de energia. É este fenômeno que ocorre nos reatores nucleares e nas bombas atômicas como as de Hiroshima e Nagasaki. Força fraca Esta força, também denominada força nuclear fraca ou interação fraca, está vinculada ao processo de emissão de radiação chamado decaimento beta. Tem o alcance ainda menor que a força nuclear forte, de modo que atua apenas em partículas subatômicas que estejam extremamente próximas umas das outras, transformando uma partícula em outra partícula! Mas, quanto próximas entre si estas partículas devem estar para a força nuclear fraca poder atuar? Cerca de 1000 vezes mais próxima que a ação da força nuclear forte. Vamos supor que a força nuclear forte atuasse até a distância de 1 metro; a força nuclear fraca só atuaria entre partículas que estivessem a menos de 1 milímetro de distância. Se os efeitos desta força ocorrem nesta escala menor que o próton, como podemos verificá-los? Temos instrumentos que conseguem observar o que ocorre nesta escala subatômica? Não, infelizmente não há como observar diretamente a ação da força nuclear fraca; porém podemos observar seu efeito, a emissão de uma partícula. De uma maneira muito simplificada, sem entrar em detalhes avançados de Mecânica Quântica; podemos dizer que um núcleo atômico é estável quando o número de nêutrons é, pelo menos, igual ao número de prótons. Quando ocorre um desequilíbrio na força nuclear forte, como sobrar um nêutron ou um próton, a força nuclear fraca entra em ação transformando um próton em um nêutron ou um nêutron em um próton. Neste processo de transformação, ocorre a emissão de uma partícula com alta energia. Esta partícula pode ser um elétron ou um pósitron, que é o antielétron, ou seja, tem a mesma massa do elétron, mas a carga é positiva. Ocorre também a emissão de uma partícula subatômica denominada neutrino, porém esta é mais difícil de ser detectada. Um exemplo de decaimento beta ocorre na banana, que é rica em potássio. O elemento potássio tem número atômico 19, ou seja, tem 19 prótons. Um de seus isótopos Ilustração do processo de fissão nuclear. O átomo de urânio (U-235) recebe um nêutron, tornando-se instável. Nesta quebra, há liberação de 200 MeV de energia, de um átomo de bário (Ba-139), de um átomo de criptônio (Kr-95) e de dois nêutrons. Note que ocorre a conservação de prótons e nêutrons.
Página 31
31 AstroNova . N.30 . 2021 tem 21 nêutrons. Somando o número de prótons com o número de nêutrons, tem-se que o número de massa é A = n + p = 19 + 21 = 40. Este excesso de nêutrons torna o núcleo de potássio instável, de modo que um nêutron é convertido em próton pela interação fraca, liberando um elétron e um antineutrino. Como o nêutron tornou-se um próton, então o núcleo atômico passou a ter 20 prótons e 20 nêutrons. Mas, ao ter 20 prótons, o elemento não é mais potássio e se torna cálcio, cujo número atômico é 20. Nesse átomo de cálcio, o número de massa é dado por: A = n + p = 20 + 20 = 40 Ou seja, não ocorre variação do número de massa do núcleo. Este processo pode ser escrito por uma equação muito parecida com o que encontramos nas reações químicas: 40 40 KjCa + elétron + 19 20 antineutrino do elétron Como o número atômico aumentou, então ocorreu a transmutação de um nêutron em próton. Um outro exemplo de decaimento beta encontra-se na reação natural do decaimento de cobre, muito comum em jazidas deste metal. 64 64 CujNi + pósitron + 29 28 neutrino do elétron Neste caso, ocorreu a transmutação de um próton em nêutron, fato evidenciado pela diminuição do número atômico Z. As figuras mostram como ocorre o decaimento beta, onde beta é a denominação geral do elétron ou pósitron emitido. Na conversão de nêutron para próton, ocorre a emissão de elétron (e-) e um antineutrino do elétron. Quando ocorre a conversão de próton para nêutron, há a emissão de um antielétron, denominado pósitron. É uma partícula fundamental que tem a mesma massa do elétron, porém com carga positiva, ou seja, é um elétron de carga positiva. Ocorre também a emissão da partícula neutrino do elétron. Em busca da Força unificada A tabela a seguir apresenta cada uma das forças e suas respectivas magnitudes relativas e faixas de atuação. O estudo de uma teoria que unifique as quatro forças fundamentais é um campo em aberto na Física, existindo diversas propostas (cerca de 16 ou mais) para a unificação destas forças, porém estas teorias esbarram nas assimetrias de partículas subatômicas, novas considerações sobre Mecânica Quântica, a não observação experimental de partículas propostas e outros assuntos envolvendo uma Matemática muito avançada. Decaimento beta, conversão de nêutron em próton e emissão de elétron e antineutrino do elétron. Decaimento beta, conversão de próton em nêutron e emissão de pósitron e neutrino do elétron.
Página 32
No início do Universo, é muito provável que as quatro forças fundamentais fossem uma só, porém o que fez estas forças se separarem ainda é especulação embasada em modelos cosmológicos. Atualmente, apenas a Teoria Eletrofraca une os conceitos das forças eletromagnética e nuclear fraca. Esta unificação rendeu os prêmios Nobel de Física de 1979, para Sheldon Glashow, Abdus Salam e Steven Weinberg; e de 1999 para Gerardus 't Hooft e Martinus Veltman, A Grande Teoria Unificada, em inglês Great Unified Theory (GUT) é uma tentativa, ainda incompleta, de unificar a Teoria Eletrofraca com a força nuclear forte. A GUT tem muitas lacunas e para se observar dados experimentais desta unificação é necessária uma grande quantidade de energia (isso explica a necessidade de aceleradores de partículas extremamente potentes). Por fim, a tentativa de unir estas três forças citadas com a gravitacional, formaria a denominada Teoria de Tudo (em inglês, Theory of Everything, ToE). Porém, todas as forças fundamentais apresentam partículas denominadas mediadoras, exceto a gravidade. Embora exista o conceito da partícula gráviton, que poderia explicar a causa da deformação do espaço- tempo em torno de massas muito grandes (como as estrelas) e seria o fundamento de uma gravidade quântica, esta nunca foi observada experimentalmente. É importante citar que neste artigo tivemos uma ideia bem superficial e didática sobre as forças fundamentais. Este assunto é extremamente complexo e envolve conceitos extremamente avançados de Física e de Matemática. Vimos também que as forças fundamentais estão vinculadas a interações entre partículas menores que os constituintes de um átomo; exceto a gravitacional. Na próxima edição, vamos conhecer com um pouco mais de detalhes estas partículas subatômicas e como estas interagem com as forças fundamentais. Até a próxima! Rafael Cândido Jr. é graduado e mestre em Engenharia Química (USP) e doutorando em Engenharia Aeroespacial. Integra o grupo de astronomia Arcturus, da UFABC. Para conhecer mais: O livro de Ouro do Universo Ronaldo Rogério de Freitas Mourão; Haper Collins Brasil, segunda edição, 2019 As Forças Fundamentais da Natureza https://youtu.be/OdQ7vgSnuho 32 AstroNova . N.30 . 2021 Diagrama das Teorias de Unificação das Forças Fundamentais.
Página 33
LUA Astrofotógrafo: Fernando Oliveira de Menezes 22/março/2020 - São Paulo - SP LUA Astrofotógrafo: Fernando Oliveira de Menezes 22/março/2020 - São Paulo - SP
Página 34
www. RECURSOSdeFÍSICA .com.br Página que socializa produção de recursos de ensino adaptados à sala de aula e aos professores. Material produzido nas disciplinas do curso de Licenciatura em Física da UEM e em outros projetos coordenados pelo prof. Dr. Ricardo Francisco Pereira.
Página 35
ZHURONG UM JIPE ROBÓTICO COM CARACTERÍSTICAS ÚNICAS 35 Wilson Guerra [email protected] Com a chegada do Zhurong na superfície de Marte a China passa a ser o segundo país a operar com sucesso um jipe robótico na superfície do planeta vermelho, depois dos programas bem sucedidos dos Estados Unidos. A agência americana já contabiliza 5 jipes robóticos de diferentes tamanhos: do pequeno e experimental Sojourner, passando pelos gêmeos Spirit e Opportunity, até os grandes e robustos Curiosity e Perseverance (os dois últimos atualmente operacionais). Inovações O Zhurong, porém, conta com características e inovações interessantes que o diferencia de seus paralelos americanos. Seus grandes painéis solares em forma de borboleta são o primeiro exemplo. Um recorrente problema das sondas de solo marcianas movidos a luz solar é que, com o tempo, o constante depósito de poeira inviabiliza o processo de captação de energia solar. O processo costuma determinar a "morte" do dispositivo. Levando isso em conta, os engenheiros do Zhurong desenvolveram uma superfície sobre os painéis solares extremamente "lisa", visando minimizar a aderência dos grãos de poeira como as folhas naturalmente impermeabilizadas de algumas plantas que deixam escorrer gotas de orvalho. Outra novidade dos painéis solares do Zhurong é a capacidade de inclinação. Com isso o dispositivo poderá acompanhar a posição do Sol no céu de Marte e maximizar a extração de energia para manter suas operações. As velocidades de locomoção do jipe chinês em Marte são parecidas com do Yutu, o jipe robótico que o Programa Espacial da China mantém na Lua: um máximo de 200 metros por hora. No translado, porém, o Zhurong tem capacidades superiores. Enquanto o Yutu MARTE ZHURONG UM JIPE ROBÓTICO COM CARACTERÍSTICAS ÚNICAS CGTN
Página 36
AstroNova . N.30 . 2021 36 lunar pode sobrepor obstáculos de até 20cm de altura, o Zhurong passa por barreiras de até 30cm. A rodas do Zhurong são as únicas em um jipe robótico equipadas com sistema de suspensão. Além disso a capacidade de giro das rodas intermediárias por seu eixo vertical permite que o jipe chinês se desloque "de lado". Esse movimento do tipo caranguejo dá mais desenvoltura para o Zhurong desviar de obstáculos grandes. O Zhurong tem força suficiente para ser capaz de se deslocar em terrenos com até 20 graus de inclinação, podendo assim realizar pequenas "escaladas" se necessário. Por fim, o Zhurong conta com um sistema de absorção e distribuição de calor do ambiente para suas partes internas. Isso pode manter por algum tempo o equipamento interior do aparato protegido do frio noturno de Marte sem usar parte da carga das baterias carregadas durante o dia pelos painéis solares. Uma economia de energia que dará mais tempo de operação de seus instrumentos e sensores. Objetivo Marte é, sem dúvida, o mais promissor objeto do Sistema Solar em pesquisas sobre Astrobiologia. Até onde se sabe, é um local além da Terra onde a Vida pode existir, ou pelo menos onde houve mais chance de ter existido no passado. Um dos pressupostos da Astrobiologia é que, para haver Vida como a conhecemos, é necessária a existência de água líquida. A maior pista de que Marte pelo menos já foi um planeta habitável vem das evidências de água líquida abundante em sua superfície. Muitos estudos demonstram que pelo menos metade do planeta já foi coberto por grandes lagos e oceanos. Tudo isso em um planeta próximo da Terra. A principal missão do Zhurong é a busca de evidências de Vida passada ou presente em Marte. O local onde ele pousou é Comparação proporciona de dispositivos robóticos móveis que já pousaram em Marte. Técnicos testam o Zhurong descendo rampa da plataforma de pouso.
Página 37
37 chamado Utopia Planitia, uma planície que pode ter sido coberta de água há 4 bilhões de anos. Instrumentos Para isto o Zhurong, em seus 3,3 m por 3,1m e altura de 1,8 m, conta com uma série de instrumentos e sensores. Eles estudarão a estrutura geológica de Marte, as características do solo e a distribuição do gelo superficiais, a composição do material da superfície e estrutura interna, o clima e o ambiente da região. Câmeras de navegação: são os "olhos" do Zhurong. São duas câmeras dispostas simetricamente, operando em luz visível para reunir imagens panorâmicas e tridimensionais. Eles ajudarão o rover estudar a topografia da área por onde se deslocar. Magnetômetro: funcionará junto com outro a bordo do orbitador para medir o campo magnético. Ao contrário do campo magnético da Terra, Marte tem apenas resíduos de campo magnético. Isso permite que o vento solar atinja de cheio a atmosfera e foi a possível causa do secamento da superfície do planeta. Sensores meteorológicos: medem a temperatura, pressão, velocidade e direção do vento. Esses dados ajudarão inferir as características climáticas e meteorológicas locais. Câmera multiespectral: analisa elementos químicos, minerais e tipos de rochas. Detector de superfície: procura minerais hidratados vaporizando rochas e analisa sua composição. AstroNova . N.30 . 2021 Água líquida em Marte no passado, sobretudo no hemisfério norte. Simulação feita pelo ESO: https://www.eso.org/public/news/eso1509/ A atual região seca de Utopia Planitia pode ter sido coberta de água no passado (imagem a esquerda). No mapa (cores falsas), Utopia Planitia hoje. Fonte: Nasa - https://marsoweb.nas.nasa.gov/globalData/ Utopia Planitia
Página 38
AstroNova . N.30 . 2021 38 Radar de subsolo: examina mais profundamente a superfície, de 10 a 100 metros, para pesquisar a estrutura do solo e procurar por água, provavelmente na forma de gelo. Do lançamento ao pouso A missão chinesa Tianwen-1 é tripla: lançou um orbitador, uma plataforma de pouso e o jipe robótico Zhurong. O conjunto partiu de um foguete peso pesado do programa espacial chinês, o Longa Marcha 5, em 23 de julho de 2020. O conjunto chegou na órbita marciana em 24 de fevereiro de 2021. O controle da missão passou então a estudar o local de pouso da plataforma com o jipe, quando foi escolhido o sul de uma grande planície chamada de Utopia Planitia. Em 15 de maio a Agência Espacial da China (CNSA) confirma que o Zhurong pousou com sucesso em Marte. No dia 19 a CNSA divulga fotos do jipe, que desceu como o previsto de sua plataforma de pouso e começou a se deslocar sobre o solo de Marte. Na ocasião o novo diretor da Nasa, Bill Nelson, usou as fotos para pressionar o Congresso dos Lançamento do Longa Marcha 5 em 23/07/2020 com a missão Tianwen-1. Instrumentos e sensores de medição do Zhurong Foto de Marte feita pela Tianwen-1 em sua órbita: 27/03/2021. Câmeras de navegação Magnetômetro Estação meteorológica para medição de ventos Estação meteorológica para medição de temperatura e pressão Câmeras multiespectral Detector de superfície Radar de subsolo CGTN
Página 39
13 Primeiras fotos enviadas pelo Zhurong na superfície de Marte. Visão frontal, ainda sobre a plataforma de pouso (esquerda) e visão posterior, já deslocando-se na superfície (imagem colorida). 39 AstroNova . N.30 . 2021 EUA a liberar mais verbas para a agência espacial americana! Operação A Agência Espacial da China informou que o jipe robótico Zhurong deve operar por 90 dias marcianos, cerca de 3 meses terrestres. Já a sonda orbital que estabelece a comunicação do jipe com o controle na Terra também realizará um cronograma de pesquisas. Para isso a sonda orbital conta com instrumentos como radares para análises topográficas e espectrômetros para medições climáticas. O orbitador deve funcionar por cerca de 1 ano marciano (687 dias terrestres). Wilson Guerra é professor, graduou-se em Física (UEM), tem especialização em Astrobiologia (UEL) e é Mestre em Educação Científica (UEM). Referências: Xinhua: portuguese.xinhuanet.com/2021- 05/22/c_139963459.htm CGTN: https://news.cgtn.com/event/2021/tia nwen1-to-mars/index.html https://news.cgtn.com/news/2021-06- 11/China-releases-Mars-images- taken-by-Zhurong-Mars-rover- 1101PvTmIBW/index.html Agência Espacial da China: http://www.cnsa.gov.cn/n6759533/c6 812046/content.html Zhurong ao lado de sua plataforma de pouso, em Marte. A foto foi tirada por uma câmera que o Zhurong soltou no solo marciano.
Página 40
Educação científica 24 horas por dia! Biologia, Ecologia, Geologia, Astronomia, Evolução, Genética e muito mais! Educação científica 24 horas por dia! Biologia, Ecologia, Geologia, Astronomia, Evolução, Genética e muito mais! www.facebook.com/academiadecienciasnaturaiswww.facebook.com/academiadecienciasnaturais Academia de Ciências Naturais Academia de Ciências Naturais Academia de Ciências Naturais Academia de Ciências Naturais