Acervo textual da Revista AstroNova
Edição 31 — páginas 21 a 40
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Assuntos identificados: voyager, partículas, infinito, massa, carga, espacial, impressão, quarks, foguete, energia.
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21 sendo cada um deles uma combinação de cor-anticor. Porém, estes tipos não serão apresentados neste artigo porque necessitam de conhecimentos físicos e matemáticos muito profundos e apresentados em um campo de estudos denominado Cromodinâmica Quântica (QCD, Quantum Cromodynamics). Por fim, os bósons W e Z apresentam massa e, no caso do bóson W, carga elétrica. O bóson W tem esse nome devido ao nome da força fraca em inglês: weak force. O bóson Z recebeu esse nome devido à sua carga elétrica, ou seja, zero. Os dois bósons W são denominados de W+ e W- devido às suas cargas elétricas e durante o processo de transmutação de próton em nêutron e vice- versa, a carga do bóson é mediadora de absorção ou emissão de neutrino ou antineutrinoe de elétron ou pósitron (o elétron com carga positiva).O bóson Z atua na transferência de momento linear, spin e energia quando ocorre espalhamento de neutrinos. Este bóson não interfere na absorção e na emissão de elétrons ou pósitrons.Os bósons vetoriais são apresentados na tabela 3. Em relação à força gravitacional, a suposta partícula mediadora é o gráviton, a qual nunca foi detectada, embora modelos teóricos tenham previsto que o gráviton é um bóson de spin 2 e possivelmente com Esquema fundamental do efeito fotoelétrico. A radiação eletromagnética de uma determinada frequência interage com a matéria e consegue provocar a emissão de elétrons. AstroNova . N.31 . 2021 Tabela 3. Massa aproximada, carga elétrica e spin dos bósons. Nota-se que que a carga elétrica do bóson W pode ser -1 ou +1. Ilustração: Renato Candido (Dandara Produções)
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22 massa nula. Por fim, há o bóson de Higgs, que é um bóson escalar massivo, sem carga elétrica, com spin zero e sem carga de cor. Sendo escalar, este bóson não está vinculado a nenhuma força fundamental. Esta partícula tem esse nome em homenagem ao físico Peter Higgs que no ano de 1964 propôs uma partícula que explicaria a origem da massa. Este bóson só foi detectado em experimentos realizados pelo colisor de partículas LHC (LargeHadronCollider) em 2012. Assim, em 2013, Peter Higgs e François Englert foram laureados com o prêmio Nobel de Física. Na mídia, esta partícula chegou a ser denominada “partícula de Deus” em um tremendo golpe de marketing para a venda do livro de mesmo nome (The GodParticle) escrito pelo físico Leon Lederman, também laureado pelo Nobel. Infelizmente, existem muitos charlatães por aí que usam essa denominação para dar uma aparência científica para pseudociência, enganação e charlatanismo. Modelo Padrão das Partículas Elementares Define-se como Modelo Padrão a teoria que descreve as forças fundamentais do Universo e todas as partículas que constituem toda a matéria. Quase todos os testes experimentais corroboraram o que era previsto, porém não é uma teoria completa das interações fundamentais pois há uma lacuna em relação à gravidade. O Modelo Padrão é apresentado de uma forma um tanto semelhante à Tabela Periódica dos elementos químicos. Nesta forma, além da divisão entre quarks, léptons e bósons; tem-se que léptons e quarks, por terem o spin de valor fracionário (s = ½) são denominados férmions (em homenagem ao físico italiano Enrico Fermi). Assim, os férmions são as partículas que constituem a matéria, e os bósons, com spin de valor inteiro (s = 1), transmitem as forças entre a matéria. Há também uma divisão de quarks e léptons em gerações, baseada na massa destas partículas. De modo que a geração I é a de menor massa, a geração II tem massa intermediária e a geração III tem a maior massa. A tabela 4 apresenta de forma completa o Modelo Padrão das Partículas Elementares. Tabela 4. Modelo Padrão das Partículas Elementares. AstroNova . N.31 . 2021 Ilustração: Renato Candido (Dandara Produções)
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23 R Hádrons, mésons e bárions Os hádrons são as partículas compostas por quarks e, portanto, estão sob a ação da força forte. São divididos em duas famílias: bárions, que possuem um número ímpar de quarks (geralmente 3 quarks) e mésons, que possuem um número par de quarks (geralmente um quark e um antiquark). Prótons e nêutrons são exemplos de bárions; as partículas píons e káons são exemplos de mésons. Existem também os hádrons exóticos como as partículas de tetraquark e de pentaquark, detectadas no LHC. Existem muitas outras partículas, detectadas ou hipotéticas, mas suas definições e descrições encontram-se muito além da proposição deste artigo. A Física de Partículas é um vasto campo de pesquisas que envolve muitos conceitos físicos e ferramentas matemáticas que são estudados apenas em cursos de pós-graduação em Física. Por fim, apresenta-se um diagrama conceitual que resume de forma sucinta o Modelo Padrão das partículas elementares. 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 saber mais: O Modelo Padrão explicado: A melhor teoria da Física: https://youtu.be/Kn4pAoucyMg React “Quarks &Léptons” – Anima Física – Física de Partículas – Física e Afins: https://youtu.be/1U8nMic3s_4 Diagrama conceitual do Modelo Padrão de partículas elementares. Disponível em: https://www.if.ufrgs.br/~moreira/modelopadrao.pdf AstroNova . N.31 . 2021
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Nebulosa da Cabeça do Cavalo Astrofotógrafo: Fernando Menezes 04 a 05/06/2021 Campos do Jordão- SP Nebulosa da Cabeça do Cavalo Astrofotógrafo: Fernando Menezes 04 a 05/06/2021 Campos do Jordão- SP
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Maico Zorzan [email protected] A curiosidade humana sempre se surpreendeu com o tamanho das coisas, seja ao pensar nas pequenas ou grandes coisas, nossa espécie sempre buscou mensurar a dimensão de tudo que vemos, tocamos ou imaginamos. E como lidamos com a ideia de que algo possa não ter fim? Presente em nossas vidas desde a ideia de uma vida eterna e infinita pregada por diversas religiões, a ideia de amor proposta pela literatura, a percepção de tempo, na compreensão do cosmos e até na 25 AO INFINITO NÃO TEM ALÉM MATEMÁTICA As várias concepções de infinito e seus impactos na História complexidade do mundo quântico, o infinito é tão próximo de nós como nossos pensamentos. A ideia de infinitude sempre foi um tema muito polêmico na história da matemática. Desde os pitagóricos na Grécia Antiga até o grande matemático Georg Cantor no séc. XIX com a teoria dos conjuntos, que dá a matemática uma linguagem e notação dos conjuntos além de suas descobertas sobre os números cardinais de conjuntos infinitos, e para muitos até hoje ainda é motivo de fascínio. Cantor foi o primeiro a descobrir que existem conjuntos infinitos com diferentes cardinalidades ao provar que não pode haver uma correspondência biunívoca entre o conjunto dos números inteiros e dos números reais, o que revolucionou o conceito de infinito dando. Além disso, mostrou que a reta, o plano, o espaço tridimensional e todos os espaços de dimensão qualquer têm o mesmo número cardinal. O infinito, que por sua grandiosidade é tão admirado, tendo até mesmo assumido o papel de divindade, que tanto pode ser infinitamente grande como infinitamente
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26 pequeno, onde usamos o termo infinitesimal, provoca ao mesmo tempo desconforto e perplexidade por suas propriedades aritméticas e seus inevitáveis paradoxos consequentes da sua aceitação. Os que primeiro se depararam com essa encruzilhadafoi a escola pitagórica da Grécia Antiga. A geometria da época mostrava que os inteiros e suas razões eram insuficientes para comparar medidas tão elementares como a diagonal e o lado de um quadrado, a aresta e a diagonal de um cubo ou mesmo a hipotenusa de um triângulo retângulo com seus catetos se estes medirem uma unidade de comprimento. E a conclusão foi que, considerando apenas os números racionais, esses não são suficientes para medir tudo. Hoje a matemática sabe que a reta racional é um conjunto infinito e denso, mas não possui os pontos irracionais e por isso, não é contínuo. Essa contradição entre a geometria e os números não foi o único impacto da escola pitagórica. Outro paradoxofoi levantado pelo filósofo Zenão, que viveu por volta de 450 a.C. Em um de seus paradoxos, Zenão imagina que Aquiles, herói na mitologia grega, disputa uma corrida contra uma tartaruga. Por ser mais lenta, Aquiles dá uma distância de vantagem a esta e assim, surge o paradoxo de que Aquiles nunca alcançará a tartaruga. Zenão confundiu seus companheiros AstroNova . N.31 . 2021 argumentando que o herói, por mais rápido que fosse, não conseguiria ultrapassar a lenta tartaruga que partira à sua frente, pois quando atingisse o ponto de partida da tartaruga, A, então esta já se deslocara para um ponto B. Quando ele alcançasse B, a tartaruga já haveria avançado para C. Dessa forma, dizia Zenão, a tartaruga estaria sempre à frente, mesmo que fosse por uma distância mínima. Zenão era atentado de forma infinita, pois além desse paradoxo acima, existem outros paradoxos deixados por Zenão que causaram na época, e para alguns causam até hoje. Outro paradoxo bem interessante que ele nos deixou, diz que antes que algo possa percorrer uma distância, primeiro deve percorrer metade desta, e antes disso, deve percorrer a metade dessa metade e assim por diante, sucedendo uma infinidade de subdivisões. Aquele que precise pôr-se em movimento deve fazer infinitos contatos num tempo finito, o que impossibilita iniciar o movimento. Muitos argumentos foram dados para os paradoxos deixados por Zenão. A questão é que faltava uma linguagem adequada para falar do infinito, e assim os paradoxos causam desconforto negando a realidade que observamos. Zenão de Eleia, considerado por Aristóteles como o criador da dialética. Foi um filósofo grego pré-socrático, e um dos primeiros a pensar sobre o conceito de infinito.
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27 AstroNova . N.31 . 2021 Todos sabem que, sendo mais rápido, Aquiles alcançará a tartaruga. E esse incômodo que causam esses paradoxos trouxe aos gregos o horror ao infinito. O conceito de infinito sempre teve relação muito forte com o conceito de tempo, todavia, é no debate sobre o tamanho do universo que a ideia de infinidade chega mais próxima da população. Sábios medievais já discutiam a questão da natureza finita ou infinita do universo, principalmente no contexto aristotélico. Foi também nesse período que se deu o lento desenvolvimento da astronomia, que tinha pouca conexão com a cosmologia, o principal estímulo para seu estudo na época era o desejo de calcular horóscopos mais precisos (Sim, astronomia e astrologia ainda não tinham tomado caminhos distintos com uma seguindo a razão e a outra a ilusão das crendices). O salto qualitativo e revolucionário foi dado por Copérnico, com a publicação, em 1543, do seu livro “Das revoluções dos orbes celeste”, no qual expôs a teoria de que o Sol, e não a Terra, era o centro do sistema solar. De Copérnico a Stephen Hawking, passando por Galileu, Newton, Giordano Bruno, Tycho Brahe e Kepler, a história da astronomia e da cosmologia tomou rumos novos, dando fundamentação a discussão sobre a dimensão finita ou infinita do universo. Enquanto o ocidente se afundava em trevas intelectuais, no oriente, a matemática indiana dava passos importantes para a compreensão da infinidade, principalmente com os trabalhos de Brahmagupta no século 6 D.C. A compreensão de Brahmagupta dos números negativos permitiu-lhe ver que as equações quadráticas teriam sempre duas soluções. E que uma delas poderia ser negativa.Ele foi ainda mais longe resolvendo equações com duas variáveis (X e Y).Esse movimento só aconteceria no Ocidente em 1657, quando o matemático francês Pierre de Fermat apresentou sua solução, alheio ao que seu colega Paradoxo de Aquiles e a tartaruga Imagine uma corrida entre um atleta velocista (Aquiles) e uma tartaruga. Suponhamos que é dada para a tartaruga uma vantagem inicial em distância. Aquiles jamais a alcançará, porque quando ele chegar ao ponto de onde a tartaruga partiu, ela já terá percorrido uma nova distância; e quando ele atingir essa nova distância, a tartaruga já terá percorrido uma outra nova distância, e assim, ao infinito.
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28 AstroNova . N.31 . 2021 indiano havia encontrado mil anos antes. Foi Brahmagupta ao estudar operações com zero, que demonstrou propriedades essenciais do zero, principalmente quando tentou dividir algo por zero. Sendo necessário um novo conceito para compreensão dessa condição: o infinito. O símbolo de infinito é chamado de lemniscata, do latim lemniscus. O matemático John Wallis é creditado pela introdução do símbolo em 1655 na sua obra “De sectionibus conicis”. Uma conjectura sobre o porquê ter escolhido este símbolo é ele derivar de um numeral romano para 1000 que, por sua vez foi derivado do numeral etrusco para 1000, que se assemelhava a CI? e era por vezes usado para significar "muitos". Outra conjectura é que ele deriva da letra grega ù a última letra do alfabeto grego. Também, antes de máquinas de composição serem inventadas, ‡ era facilmente impresso em tipografia usando o algarismo 8 deitado sobre o seu lado. A curva matemática que gera o símbolo é a lemniscata, e na teoria dos conjuntos, o infinito é representado pela letra hebraica Aleph. Visto pela religião como a ideia de algo eterno, que sempre existiu e sempre existirá, o conceito de infinito também teve importantes contribuições de Tomaz de Aquino. Neste cenário, o infinito é de forma simplista dado como uma reta temporal onde uma ou mais divindades são eternas, existindo antes mesmo do próprio tempo, e que jamais se extinguirão.O realmente infinito e o potencialmente infinito. Para Aristóteles, que achamos ser o primeiro a fazer a distinção entre Infinito Potencial e Real, o infinito potencial é capaz de um crescimento indefinido. Já infinito real é possível de ser medido. Para ele o Infinito Real não existe! Por exemplo, não poderia haver um vácuo perfeito na natureza, caso contrário, um objeto poderia ser acelerado até velocidade infinita já que não encontraria nenhuma resistência! Sendo uma ideia muito próxima do conceito de infinito dos números inteiros, cuja reta numérica parte de -‡, passando pelo ponto 0 indo a ‡. É na religião também, que graça aos conceitos cristãos ocidentais, temos por milhares de anos o entendimento da natureza do Universo sustentado pelo ponto de vista de Aristóteles. A crença de que o Infinito Real não pode existir. O único Infinito Real que deveria existir é o Divino. Já na cosmologia, desde que nossa espécie olha para o céu, imagina o quanto grande é nosso universo, que por sinal a noção de universo também foi modificando com o tempo, aumentando conforme aprendemos mais sobre o mundo que nos cerca. É nessa ideia, que conceitos do Big Bang, de uma expansão do universo é iniciada num momento passado finito quando a densidade era infinita em um único ponto. A densidade seria infinita também no centro de um buraco negro. Este infinito, se existir, seria infinito real, mas hoje muitos o consideram infinito potencial. Também vemos noções de infinitude na geometria do espaço que é John Wallis, matemático britânico cujos trabalhos sobre cálculo foram precursores aos de Isaac Newton. É atribuído a ele o símbolo ‡ para o infinito.
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29 determinada pela densidade de matéria nele. Com “certa quantidade” de matéria obtemos um espaço curvo fechado (volume finito), já com quantidade inferior de matéria obtemos um espaço curvo aberto (volume infinito). Também na computação, física, telecomunicações, e engenharia, temos noções e conceitos de infinito sendo aplicados todos os dias. Mas se formos ficar explanando todas essas possibilidades, precisaremos de infinita paciência de vocês para ficar lendo tantos termos técnicos e conceitos complexos. Então vamos para a matemática, que é onde o infinito reina entre conceitos e postulados, e onde sua beleza desfila pela pureza dos princípios triviais da ciência pura. Na matemática o conceito de finito e infinito está para o matemático como as pernas estão para um cavalo. É tão fundamental, que sem esses conceitos se torna impossível compreender a natureza dos números, suas operações, os conjuntos, o cálculo, álgebra, e até mesmo o popular ð (pi). É na matemática que temos a linda compreensão de que um infinito não é igual ao outro, que em uma simples fatia da reta numérica nos números reais entre 0 e 1, por exemplo, existem infinitos números ali, e que se cortado uma fatia da fatia anterior, essa também terá infinitos números, e assim cada próxima fatia da fatia anterior também terá infinitos números, e assim infinitamente. Não importa que pensemos em um número grande entre os números naturais, sempre teremos um número que será o pensado mais 1, e desse mais 1, também infinitamente. E assim também entre os números inteiros, que sempre teremos um número maior que o que pensarmos... ou menor caso pensemos um número negativo... E nosso querido pi, que não importa o quanto estejamos dispostos da dividir a circunferência pelo seu diâmetro, sempre acharemos mais uma dízima. Tinha razão o poeta quando escreveu que o infinito é um dos deuses mais lindos. Seu conceito, sua grandeza e a singela percepção da nossa pequenez perto da natureza e da matemática que nos cercam, com suas infinitas aplicações e sua infinita utilização dentro da ciência, da filosofia e da nossa própria história, tornam o infinito uma das mais belas ferramentas do conhecimento humano na linguagem que a natureza escreveu o mundo. Maico Zoran é matemático, astrônomo amador e membro fundador do Clube de Astronomia Edmond Halley Bibliografia: Infinito, lógica, geometria - Paolo Mancosu Uma Breve Historia Do Infinito - Richard Morris A Fascinante História Da Matemática - Mickaël Launay AstroNova . N.31 . 2021 Uma das concepções modernas da Cosmologia da infinitude é que o Universo é finito, porém sem fronteiras.
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31 Ricardo Francisco Pereira [email protected] Já faz muito tempo que venho me dedicando a aprender sobre a impressão 3D, suas nuances e seus usos no ensino de Ciências (Ciências, Física, Química e Biologia), com isso, também faz tempo que estou devendo textos sobre impressão 3D para a Revista Astronova e agora vai logo três na sequência. Quem acompanha as lives da Astronova deve ter reparado nas várias peças 3D que tenho ao fundo de meu cenário, ali é só uma pequena parte das peças que já imprimi, de vez em quando até uso alguma quando tenho oportunidade para ajudar a explicar algumas coisas e sempre tem gente que acaba se interessando em saber mais sobre as peças e sobre impressões 3D. Este texto é sobre algumas aplicações importantes da impressão 3D, cujo objetivo é, além de mostrar obviamente essas aplicações, a de instigar a curiosidade em você leitor para acompanhar os próximos textos nas próximas edições e conhecer mais sobre esse fantástico mundo da impressão 3D. Na edição de Solstício de Verão da revista (em dezembro/2021), publicarei um texto sobre os princípios básicos da impressão 3D e como é o processo de imprimir uma peça 3D e na edição de Equinócio de Outono (março/2022) publicarei o último texto escrevendo sobre a impressão 3D na Educação. Vamos ao que interessa. Na atualidade existem muitas aplicações da impressão 3D com muitas tecnologias diferentes para produzir muitas coisas diferentes e com materiais APLICAÇÕES TECNOLOGIA O mundo da impressão 3D APLICAÇÕES O mundo da impressão 3D
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diferentes, possivelmente vocês se surpreenderão com tantas aplicações já importantes e muitas outras que ainda estão em desenvolvimento e com potencial de revolucionar a nossa vida em um futuro não muito distante. Escolhi apresentar algumas que eu acho que a aplicação tem maior relevância no momento, entretanto, com uma rápida pesquisa no Google ou no Youtube, vocês poderão conhecer inúmeras outras aplicações dessas tecnologias. Existem impressoras que trabalham com materiais alimentícios para imprimir algum tipo de alimento como chocolates, massa para bolos e macarrão, entretanto, existem muitas pesquisas sobre o desenvolvimento dessa tecnologia para imprimir outros tipos de alimentos, como carnes. É importante salientar que essas tecnologias para impressão de alimentos comestíveis são certificadas para que o processo de impressão não contaminem os alimentos que estão imprimindo, por isso são chamadas de “Food safe” (na tradução literal, “comida segura”). Essa denominação também é atribuída a qualquer material imprimível que pode ter contato com alimentos. Os fãs de Star Trek vão imediatamente lembrar dos sintetizadores de alimentos, era só dizer o que queria e o aparelho imediatamente materializada o alimento pedido. Na verdade, o sintetizador podia replicar qualquer coisa de quaisquer materiais que tivesse em seu banco de dados. 32 AstroNova . N.31 . 2021 Imagem 1: Impressora 3D de chocolate. Fonte: Techtudo. Imagem 2: sintetizador de alimentos em Star Trek. Fonte: https://www.aficionados.com.br/star-trek-discovery-easter-eggs-episodio-4/
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AstroNova . N.31 . 2021 Na construção civil, as impressoras 3D estão em pleno desenvolvimento, ganhando mais e mais aplicações dia após dia, nesse ramo, essas impressoras funcionam extrusando (passagem forçada do material por um orifício) uma massa baseada no concreto, sendo até mesmo mais resistente que ele e com boas propriedades de isolamento acústico e térmico. Comparado com uma construção tradicional, o tempo de finalização do imóvel é muito mais rápido, o custo será bem mais baixo (conforme a tecnologia se desenvolve e mais construtoras passem a usá- la, o custo naturalmente passará a cair), o custo de mão de obra será mais barato, o desperdício é muito menor e com isso ajuda o meio ambiente. Outra vantagem importante é o uso dessa tecnologia em lugares remotos, se ela tem menor custo, demanda menos material e menos mão de obra, ela pode se tornar uma importante ferramenta para a construção de imóveis nesses lugares. No campo da Astronomia e construção civil, também há muitas pesquisas sobre como produzir casas ou prédios em outros lugares além da Terra, como na Lua e em Marte aproveitando a própria poeira depositada na superfície desses lugares. A Nasa em parceria com a startup Icon vem trabalhando no Projeto Olympus, que tem como objetivo usar a poeira lunar (chamada de regolito) como matéria prima para construir habitats na Lua. O projeto já vem desenvolvendo a tecnologia com a empresa trabalhando com materiais que simulam o regolito da Lua. Os desafios são enormes porque a impressora em si tem que trabalhar em um ambiente muito hostil e as construções precisam resistir a grandes variações de temperatura, alta 33 Imagem 3: Impressora 3D e uma casa sendo construída. Fonte: Inovação Tecnológica Imagem 4: Ilustração de como seriam as construções lunares feitas por meio de impressoras 3D. Fonte: Inovação Tecnológica.
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34 AstroNova . N.31 . 2021 concentração e radiação, baixa gravidade e precisa possuir capacidades de isolamento térmico e altíssima resistência. Nos dias de hoje, acredito ser na Medicina que as impressoras 3D estão mais colaborando para a sociedade e que ainda poderá ter uma importância gigante para a qualidade de vida das pessoas. Já são muitos os usos dessa tecnologia nessa área, tais como: próteses de baixo custo, reparação de crânios, impressão de pele artificial (que inclusive também vem sendo estudada pelas empresas de cosméticos para teste de produtos em vez do uso de animais), substituição de tecidos cardíacos, reprodução de cartilagens e ossos e estudo do câncer. Para mim, a aplicação mais importante da impressão 3D na Medicina é sem dúvida as pesquisas para o desenvolvimento de uma impressora de órgãos. Já existem impressoras que imprimem órgãos, mas ainda estamos um pouco longe deles poderem ser transplantados em humanos. Na atualidade os transplantes são problemáticos, tanto pela falta de órgãos disponíveis quanto a questão da rejeição desses órgãos por parte do sistema imunológico das pessoas que receberam o transplante. Sendo possível construir um órgão com as próprias células da pessoa a tendência é que não ocorra a rejeição, o que tornará o processo do transplante muito menos traumático, além de poder imprimir um órgão conforme a necessidade, então deverá no mínimo diminuir drasticamente o tempo de espera pelo órgão. Obviamente isso não estará disponível no curto prazo e no início provavelmente não será nada barato, mas é um alento saber que no futuro essa tecnologia poderá salvar inúmeras vidas. Ainda nessa área, o desenvolvimento de tecnologia para imprimir órgãos para substituir órgãos defeituosos ou que deixaram de funcionar também refletirá na exploração espacial. Sabemos que a permanência de longa duração no espaço ou em outros corpos celestes como a Lua e a Marte causam muitos problemas de saúde em um corpo humano que evoluiu para viver nas condições da superfície do planeta Terra, em especial à gravidade terrestre, além disso, temos a camada de ozônio e o campo magnético do planeta como poderosas proteções contra radiações ionizantes vindas do Sol e do espaço. Viver em ambientes de sensação de ausência de gravidade e ou microgravidade e de menos proteções contra radiações ionizantes causará danos ao corpo humano e ter a oportunidade de substituir órgãos defeituosos, sejam pelos motivos citados ou outros, poderá ajudar na exploração espacial dando mais oportunidade de sucesso a esse tipo de empreendimento. A empresa RocketLab vem Imagem 5: Coração artificial impresso em impressora 3D. Fonte: R7 Notícias
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35 revolucionando a construção de foguetes com um tipo novo e revolucionário de motor de foguete, cujos componentes primários onde ocorre a queima do combustível é impressa em uma impressora 3D com tecnologia própria deles, além de outras tecnologias não relacionadas à impressão 3D. Esse motor se chama Rutherford e 9 deles equipam o foguete reutilizável Electron da própria empresa, que é usado para colocar em órbita cargas de até 300 quilos. Eles desenvolveram uma tecnologia de impressão que usa um feixe de elétrons de alta energia para derreter e fundir uma combinação de pó de titânio e zinco, assim, camada por camada, construindo a parte principal dos motores Rutherford. Com esse processo, a Rocketlab produz esse componente que é bem mais durável e confiável, porque não tem soldas, além de ser produzido muito mais rápido e muito mais barato. Dado o sucesso da tecnologia de produção de motores de foguetes, a empresa já está desenvolvendo um foguete maior chamado de Neutron, a ser lançado a partir de 2024, que conseguirá colocar em órbita até 8.000 quilos de carga ou mesmo enviar até 1.500 quilos de carga para o planeta Vênus. A Nasa também vem pesquisando a tecnologia de impressão 3D para imprimir partes de foguetes para aumentar a confiabilidade, diminuir os custos e o tempo de produção. Inclusive ela tem o objetivo de recriar uma versão moderna dos motores de foguete que impulsionaram o imenso foguete Saturno V, que enviou as naves do Projeto Apollo em direção à Lua. Na área automotiva, a fabricante de carros alemã Porsche, vem investindo pesado na impressão 3D e já implementa em seus veículos superesportivos o uso de pistões produzido por esse processo, eles são cerca de 10% mais leves e com formato que propicia uma melhor refrigeração da peça, com isso, se estima que os motores produzidos pela fabricante ganharam até 30 cavalos de potência só por causa desses novos pistões. Pistões não são as únicas peças impressas 3D que a Porsche usa em seus veículos, eles também passaram a usar um assento anatômico completo impresso em impressoras 3D e também produzem diversas peças de reposição de plástico, aço e outras ligas para veículos clássicos. A tecnologia que a empresa usa também é a de derreter um pó metálico, mas diferente da RocketLab, eles usam uma laser de alta potência. Pouca gente sabe, mas há uma impressora 3D na Estação Espacial Internacional (ISS) já a alguns anos, inclusive com Imagem 6: o engenheiro Peter Beck, CEO da RocketLab, segura um motor Rutherford, fabricado com impressão 3D. Fonte: www.rocketlabusa.com AstroNova . N.31 . 2021
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AstroNova . N.31 . 2021 36 uma recicladora de objetos plásticos para reutilizá-lo na impressora. A instalação dessa impressora é parte de pesquisa para avaliar a utilização desse equipamento no espaço, ou seja, em ambiente de microgravidade. A impressora foi desenvolvida pela empresa Made In Space e tem um tamanho semelhante ao de um aparelho de micro-ondas. O objetivo é que essa impressora possa produzir peças ou ferramentas que sejam necessárias no dia a dia da estação. Caso eles necessitem de algo que não está no banco de dados da impressora, a modelagem das peças e/ou ferramentas será feita na Nasa e enviada à ISS para ser impressa. Segundo a empresa Made In Space, cerca de 30% das peças da ISS podem ser substituídas por peças impressas em impressoras 3D, caso seja necessário substituir algo que dê problema. Em vez de esperar por uma nova missão espacial de entrega de suprimentos ou troca de astronautas/cosmonautas, que normalmente acontece com período de meses entre elas, o modelo a ser impresso pode ser produzido e imediatamente enviado a ISS para ser impresso em somente algumas horas. A recicladora de material plástico foi desenvolvida pela empresa Made in Space em parceria com a empresa brasileira Braskem em um projeto chamado “Imprimindo o Futuro”, cujo objetivo é promover a autonomia e sustentabilidade para o uso de plástico nas futuras missões espaciais, reciclando o material que já foi impresso e eventualmente não tenha mais uso para os tripulantes da ISS. O que foi apresentado aqui é somente algumas aplicações do uso das impressões 3D, pesquisando na internet você poderá conhecer muito mais aplicações e ver todo o potencial que essa tecnologia já tem e que ainda poderá ter vir a ter para nos ajudar em nosso dia a dia. Acompanhe as edições seguintes para ler os próximos textos dessa séria sobre impressão 3D. Ricardo Francisco Pereira é professor do Departamento de Física da UEM. Graduado em Física, é mestre e doutor em Educação para a Ciência e Matemática. Mantém a página Recursos de Física. Para conhecer mais: https://www.techtudo.com.br/listas/20 18/10/impressora-3d-de-comida- conheca-modelos-que-criam- alimentos-de-verdade.ghtml https://www.lwtsistemas.com.br/2016 /04/13/impressoras-3d-chegam-ao- espaco-e-farao-historia-nos- proximos-anos/ https://noticias.r7.com/tecnologia-e- ciencia/impressoras-3d-ja- reproduzem-orgaos-com-celulas- humanas-vivas-13112015 https://portaltelemedicina.com.br/blo g/7-aplicacoes-da-impressao-3d-na- medicina https://fluxoconsultoria.poli.ufrj.br/blo g/aplicacoes-da-impressao-3d/ https://3dlab.com.br/impressao-3d- na-industria/ https://www.wishbox.net.br/blog/indu stria-de-plasticos-impressao-3d/ https://www.youtube.com/watch?v=J HzP7-1KlXo https://www.youtube.com/watch?v=fr Zr5Yi2e9Q Imagem 7:Impressora 3D na ISS. Fonte: LWT Sistemas.
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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.
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O INÍCIO DA ESTAÇÃO LUNAR CIENTÍFICA INTERNACIONAL 39 PESQUISA ESPACIAL Wilson Guerra [email protected] A Roscosmos (Agência Espacial da Rússia) informou que o lançamento da sonda lunar Luna-25 será em maio de 2022. A Luna-25 faz parte da retomada do projeto Luna, desenvolvido no período soviético, mas agora integrando o programa da Estação Lunar Científica Internacional (ILRS) em conjunto com a China. Nesta primeira fase as sondas de pouso serão usadas para reconhecimento, ajudando a definir o local de construção da base. SONDA LUNA-25 O lançamento O lançamento da sonda lunar Luna-25 foi definido para a segunda janela de lançamento. É o intervalo de tempo em que a espaçonave é lançada da Terra, levando em consideração suas características de projeto e relação potência-peso, para chegar ao seu destino de forma otimizada ao longo de uma determinada trajetória. Será em maio de 2022 a partir do cosmódromo de Vostochny, no leste da Rússia. A decisão para definir o lançamento para a segunda janela (a primeira era em outubro) ocorreu devido à necessidade de verificação e testes dos dispositivos, conjuntos e sistema de propulsão. Estes testes foram realizados simulando as condições mais próximas possíveis das encontradas no espaço. Os resultados obtidos são importantes para o desenvolvimento experimental da sonda, e mostrou a necessidade de pesquisas adicionais, inclusive levando em consideração as condições SONDA LUNA-25 O INÍCIO DA ESTAÇÃO LUNAR CIENTÍFICA INTERNACIONAL
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A ILRS (International Lunar Research Station) é um projeto conjunto China-Rússia aberto a integrantes internacionais. 13 40 balísticas do voo à Lua. Sendo uma nave automática, equipada com sensores, atuadores e sistemas de controle, há a necessidade de realizar verificações para garantir a confiabilidade necessária da primeira missão russa à Lua no século XXI. O corpo técnico da Roscosmos verificou o funcionamento dos equipamentos a bordo, elaborando a acoplagem elétrica dos componentes seguindo uma lógica de funcionamento e repetição operações típicas do programa de voo. O programa Luna O projeto espacial Luna-25 utiliza os mais recentes avanços no campo da instrumentação espacial e utiliza como referência a experiência anterior em expedições lunares dos tempos soviéticos da Corporação Lavochkin (hoje parte da Agência Espacial da Rússia). Este projeto abre o programa lunar russo de longo prazo, que incluirá missões para estudar a Lua em órbita e superfície, a coleta e retorno do solo lunar à Terra. Estrutura A espaçonave Luna-25 é constituída de duas partes estruturais principais. A parte inferior é um dispositivo de pouso com “patas” para a pouso e suportes que garantem um contato seguro com a superfície. Nela também são fixados o sistema de propulsão, para corrigir a trajetória de voo até a Lua, realizar a desaceleração (fundamental durante a saída de órbita) e o pouso Perfil da trajetória da sonda Luna-25, desde o lançamento até o pouso lunar. AstroNova . N.31 . 2021
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13 41 AstroNova . N.31 . 2021 suave autocontrolado. A parte superior é o compartimento de instrumentação. Contém painéis solares, radiador para o sistema de controle térmico, sistemas de controle, instrumentos científicos e fonte de energia. A principal tarefa desta missão é desenvolver tecnologias básicas de pouso suave na região circumpolar e conduzir estudos na superfície em alguma região do Pólo Sul lunar. Astrobiologia A missão Luna-25 é um passo importante na pesquisa espacial. Permitirá um novo passo no estudo da Lua e de uma nova perspectiva para estudar como foi o desenvolvimento dos planetas do Sistema Solar, compreender suas origens, o aparecimento da água na Terra e, conseqüentemente, o surgimento da Vida em nosso planeta. ILRS: Estação Lunar Científica Internacional A sonda Luna-2 faz parte da primeira missão de estudo para se selecionar o local de construção da Estação Lunar Científica Internacional (ILRS), um projeto conjunto da com a Agência Espacial da China (CNSA). A ILRS é um ambicioso projeto de ocupação permanente da superfície da Lua, podendo contar com uma estação orbital de suporte. O programa foi descrito com detalhes na edição n. 30 da Revista Astronova. Wilson Guerra é professor de Física, tem especialização em Astrobiologia e é Mestre em Educação Científica. Fonte: Roscosmos https://www.roscosmos.ru/3224/ Com tradução de Rafael Cândido Agência Espacial da Rússia Estrutura básica da sonda Luna-25 Luna-25 em testes, na Rússia.
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Cometa C/2020 F3 NEOWISE Astrofotógrafo: Maico Zorzan 01/08/2020 Marialva - PR Cometa C/2020 F3 NEOWISE Astrofotógrafo: Maico Zorzan 01/08/2020 Marialva - PR