Acervo textual da Revista AstroNova
Edição 34 — páginas 1 a 20
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Assuntos identificados: solar, impressão, peças, espacial, buraco, terra, física, universo, negro, astronomia.
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2 EXPEDIENTE Conselho editorial: Adriane Casteleira [email protected] Maico A. Zorzan [email protected] Rafael Cândido Jr. [email protected] Wilson Guerra [email protected] Redatores desta edição: Adriane Casteleira Maico Zorzan Rafael Cândido Jr. Ricardo Francisco Pereira Wilson Guerra Arte e Diagramação: Adriane Casteleira Equipe da Revista AstroNova Maico Zorzan Rafael Cândido Jr. Adriane Casteleira João Pimenta Luiz Otávio Nacamura Mateus Leal Castanheira Ricardo Francisco Pereira Wilson Guerra Wilson GuerraWilson Guerra Revista AstroNovaRevista AstroNova EDITORIALEDITORIAL A retomada veio com tudo. Esta edição da AstroNova foi desenvolvida simultaneamen- te com nossa equipe ativamen- te presente na organização do 17º Epast (Encontro Paranaen- se de Astronomia), realizado no feriado deste mês de junho. Paralelamente nossos amigos mais ao Norte do Brasil realiza- ram o 20º Eane (Encontro de As- tronomia do Nordeste). É mui- to bom ver que tudo, apesar das difi culdades, está engre- nando novamente. E é nesse mesmo pique que está pronta a 34º edição da Revista AstroNova. Nessa pu- blicação de Solstício de Inver- no trago um panorama rápido de outra retomada: as missões para a Lua. Tudo indica que 2022 deve mar- car a retorno dos programas lu- nares, mas com pressupostos estritamente científi cos. Ou seja, agora a humanidade pode sair de seu berço para valer. Tsiolkovisky, precursor do que hoje entendemos como Enge- nharia Espacial, fi caria feliz em ver isso. O prof. Ricardo escreve nes- sa edição abordando recur- sos de impressão 3D com fi ns educacionais, enquanto Rafa- el Cândido trata sobre a Astro- cronologia envolvida na deter- minação do nascer e do pôr do Sol, e na duração temporal do dia. Já Adriane Casteleira nos atu- aliza sobre um dos instrumen- tos espaciais de pesquisas mais divulgados da história recen- te, o telescópio espacial James Webb, que já está em funciona- mento. É da Adriane também a diagramação e a arte desta edição, assim como ocorreu na anterior. Quem acompanha a AstroNova percebeu o grande salto de qualidade no layout de nossa revista. Nunca estive- mos e tão boas mãos! Ao longo desta edição, como sempre, segue uma agenda de lançamentos, atividades nas estações espaciais e nosso ca- lendário de observações astro- nômicas para o trimestre que se inicia nesse Solstício de In- verno. Uma boa leitura!
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3 SUMÁRIO A alvorada, o ocaso e a duração do dia De volta à Lua: EUA e Rússia devem retomar seus programas lunares este ano O mundo da impressão 3D: Aplicações Educacionais Telescópio Espacial James Webb: Desdobrando a história do cosmos Epast 2022 alguns momentos ...........................................09 ................................17 ..................................................23 ..................................33 ...........................................43
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8 FÍSICA Órion astrofotógrafa: Adriane Casteleira instagram.com/nanycasteleira março de 2022 - Londrina-PR
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9 A ALVORADA, O OCASO E A DURAÇÃO DO DIA FÍSICA N este artigo, vamos conhe- cer como estes momentos são definidos e sua impor- tância na Astronomia. Uma ilusão de óptica O nascer-do-sol, também deno- minado aurora ou alvorada, é de- finido como o instante em que o primeiro traço do disco solar tan- gencia o horizonte. Da mesma for- ma, o pôr-do-sol, também deno- minado ocaso ou crepúsculo, é definido como o instante em que o último traço do disco solar é ob- servado no horizonte. Esses dois momentos são na ver- dade uma ilusão de óptica. Devido à refração da atmosfera, quando vemos a borda do disco solar sur- gir ou desaparecer, o sol está bem abaixo da linha do horizonte. Considerando que de horizonte a horizonte, imaginado um campo aberto e plano, sem elevações ou edifícios, tem-se 180°, o tamanho do disco solar em nosso céu é de 32’ de diâmetro, ou seja, 32 minu- tos de arco (lembrando que o mi- nuto de arco corresponde a 1/60, um sessenta avos, de 1 grau). Assim, nesse campo aberto e pla- no, ao vermos a primeira borda do disco solar tangenciando o ho- rizonte, na verdade o centro do por: Rafael Cândido Jr. [email protected] Existem dois momentos do dia que, desde tempos imemoriais, fascinam a humanidade: o nascer e o ocaso do sol. Nas antigas culturas, havia toda uma explicação divina para estes eventos. Hoje, as referências culturais sobre estes dois momentos do dia estão em poesias, canções, peças de teatro e até mesmo em telenovelas.
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10 disco solar estará a 50 minutos de arco, o que corresponde a 0,83°. Onde e quando o Sol nasce e se põe? Um fato que nos é perceptível é que ao longo do ano o momento em que o Sol nasce e se põe va- riam. Em São Paulo, por exemplo, nos dias próximos ao solstício de verão, o Sol nasce um pouco de- pois das 5 horas e se põe quase às 19 horas, sem considerar o horá- rio de verão. Nos dias próximos ao solstício de inverno, a alvorada ocorre depois das 6 horas e 30 mi- nutos e o crepúsculo ocorre após às 17 horas e 30 minutos. Porém, não é apenas o momen- to da alvorada e do ocaso que variam ao longo do ano. O local onde estes eventos ocorrem tam- bém mudam, porém isso não é perceptível aos nossos sentidos pois a variação entre um dia e ou- tro é pequena. No site Astronomy Picture of the Day, no dia 21/12/2020, foi posta- da uma foto que levou 1 ano para ser feita. Com uma câmera fixa e voltada para o lado leste da cidade de Amã, capital da Jordânia, o as- trônomo amador Zaid M. Al-Abba- di registrou entre dezembro de 2018 e dezembro de 2019, a posi- ção onde o Sol surgia. Nota-se que nos dias de equinó- cio, em março e em setembro, o Sol nasce na mesma posição. Em dezembro e em junho, nos sols- tícios, a posição do nascer do Sol atinge seus extremos. Como a ci- dade de Amã fica no hemisfério Norte da Terra (mais precisamen- te 31° 57’ N 35° 56’ E), o solstício de verão ocorre em junho e o solstício de inverno ocorre em dezembro. Além das posições, a latitude defi- ne também a duração do dia. Para os círculos polares, tanto do Árti- co quanto da Antártica; as locali- dades com latitude maior que a do círculo polar tem, pelo menos, um dia no qual o Sol não se põe du- rante o verão e um dia no qual o Sol não nasce durante o inverno. Posição do Sol, aparente e real, no nascer e no ocaso. Os ângulos são medidos em minuto de arco.
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11 Registro de 1 ano de nascer do Sol na cidade de Amã. Foto de Zaid M. Al-Abbadi. Disponível em: https://apod.nasa.gov/apod/ap201221.html
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12 Calculando o horário e o nascer e do pôr do Sol O roteiro de cálculo segue o apre- sentado na página do professor Roberto Cabral de Mello Borges, do Instituto de Informática da UFRGS. Primeiro deve ser calcula- da a duração do dia, ou seja, o perí- odo de tempo do dia em que o Sol está acima do horizonte, período iluminado do dia. Com este período calculado, di- vide-se por 2 e considerando o meio-dia, subtraindo a metade do tempo iluminado do dia obtém-se o momento da aurora; somando esta metade, obtém-se o momen- to do ocaso. Para se calcular esse período ilu- minado do dia, é necessário defi- nir qual é o dia e conhecer a lati- tude, a longitude e o fuso horário oficial da localidade. O tempo de duração da parte iluminada do dia é dado por: Td = (2/15) · arccos(−tan(φ) · tan(δ)), onde: - Td = tempo de duração da parte iluminada do dia - φ = latitude do local (positiva para hemisfério norte e negativa para hemisfério sul) - δ = declinação da Terra Esta última, a declinação da Terra, é calculada pela seguinte equa- ção: δ = 23,45 · sen((360/365) · (284 + n)), onde: - n = dia sequencial do ano (1º de janeiro é 1, 1º de fevereiro é 32 e 31 de dezembro é 365, ou 366 se o ano for bissexto). Calculando os horários de aurora e de ocaso para três localidades situadas sobre o Trópico de Ca- pricórnio para o dia 6 de dezem- bro, que é o 340° dia sequencial de um ano que não é bissexto, ou seja, n = 340. A latitude do Trópico de Capricórnio é de −23° 26’ 11” = −23,4364° A declinação da Terra no dia 6 de dezembro (n = 340) é de: δ = 23,45 · sen((360/365) · (284 + n)) a a δ = 23,45 · sen((360/365) · (284 + 340)) a a δ = 23,45 · sen((360/365) · (624)) a a δ = 23,45 · sen(615,452°) · a δ = 23,45 · (− 0,968) = −22,7° Calculando a duração do período iluminado do dia 6 de dezembro: Td = (2/15) · arccos(−tan(φ) · tan(δ)) a a Td = (0,1333) · arccos(− tan(−23,4364°) · tan(−22,7°)) a a Td = (0,1333) · arccos(0,4335 · (−0,4183)) a a Td = (0,1333) · arc- cos(−0,18133) a a Td = (0,1333) · 100,45 a a Td = 13,4h = 13h 24min Dividindo este tempo (Td) por 2, tem-se: (Td/2) = (13h 24min)/2 = 6h 42min Portanto, a aurora ocorre em: Ta = 12 h − (6 h 42 min) = 5 h 18 min E o ocaso: To = 12h + (6h 42min) = 18h 42min Nota-se que não foram citadas as longitudes dos três lugares para os quais se calculou o horário da au- rora e do ocaso. Isto significa que para todas as localidades em uma mesma latitude, em uma mesma data, todas tem a mesma duração da parte iluminada do dia. Sendo as três localidades no mes- mo fuso horário, é feita a correção da longitude. As três localidades escolhidas para esse estudo têm como fuso horário o UTC−3, horá- rio oficial de Brasília e também de Buenos Aires. Considerando a circunferência equatorial da Terra, 360°, na qual
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13 são distribuídas 24 horas, tem-se que cada hora corresponde a 15°. Desse modo, o fuso horário UTC−3 corresponde a 45°. As longitudes das localidades es- colhidas para este estudo são: - São Paulo, São Paulo, Brasil: 46° 38’ 12” W - Maringá, Paraná, Brasil: 51° 59’ 18” W - Huacalera, Jujuy, Argentina: 65° 21’ 06” W Calculando as diferenças para cada uma destas localidades: - São Paulo: Δ = 46° 38’ 12” − 45° = 1° 38’ 12” = 1,637° - Maringá: Δ = 51° 59’ 18” − 45° = 6° 59’ 18” = 6,988° - Huacalera: Δ = 65° 21’ 06” − 45° = 20° 21’ 06” = 20,352° Aplicando a regra de três para cada uma das diferenças: 15° g 60 min Δ° g t min o que implica em: t = (60 · Δ)/15 = 4 · Δ Tem-se o valor de t para cada uma das longitudes: - São Paulo: t = 6min 33s - Maringá: t = 27min 57s - Huacalera: t = 1h 21min 24,5s De modo que a alvorada e o ocaso para cada um desses lugares, em relação ao fuso horário oficial é: - São Paulo: 5h 18min + 6min 33s = 5h 24min 33s 18h 42min + 6min 33s = 18h 48 min 33s Da aurora ao ocaso do Sol, de soltício a solstício, no céu de Bursa, na Turkia. Por Robert Nemiroff e Jerry Bonnell fonte: https://apod.nasa.gov/apod/ap190923.html
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14 - Maringá: 5h 18min + 27min 57s = 5h 45min 57s 18h 42min + 27min 57s = 19h 09 min 57s - Huacalera: 5h 18min + 1h 21min 24,5 s = 6h 39min 24,5s 18h 42min + 1h 21min 24,5s = 20h 03min 24,5s Como a cidade de Huacalera tem longitude de 65° W, o fuso horá- rio mais próximo seria o de UTC−4, que corresponde a 60°. Porém, por razões políticas e territoriais, o horário oficial na província a qual pertence (Jujuy) é o horário da capital (Buenos Aires). Isso cau- sa uma grande alteração nos ho- rários de aurora e ocaso quando comparado com uma localidade mais próxima do meridiano do fuso horário. Comparando os ho- rários de aurora e ocaso entre São Paulo e Huacalera, a diferença al- cança aproximadamente 1 hora e 15 minutos. E em localidades com a mesma longitude, mas latitudes diferen- tes? Vamos considerar duas localida- des com a longitude 0°: Observa- tório de Greenwich (Reino Unido) e a cidade de Tema (Gana). A latitude do Observatório de Gre- enwich é +51° 28’ 40” = +51,478° e da cidade de Tema é +5° 40’ 00” = +5,667°. Considerando também o dia 6 de dezembro (portanto o mesmo δ), tem-se para as locali- dades: - Observatório de Greenwich: Td = (2/15) · arccos (−tan(φ) · tan(δ)) a a Td = (0,1333) · arccos (−tan (+51,478°) · tan(−22,7°)) a a Td = 7,773h = 7h 46min 24s alvorada: 12h – (7h 46min 24s) /2 = 8 h 6 min 48 s ocaso: 12h + (7h 46min 24s) /2 = 15h 53min 12s - Cidade de Tema: Td = (2/15) · arccos (−tan(φ) · tan(δ)) a a Td = (0,1333) · arccos (−tan (+5,667°) · tan (−22,7°)) a a Td = 11,683h = 11h 40min 58s alvorada: 12h – (11h 40min 58s) /2 = 6h 9min 31s ocaso: 12 h + (11 h 40 min 58 s)/2 = 17h 50min 29s Como ambas as localidades tem longitude de 0°, que é igual à lon- Rafael Cândido Jr. é graduado e mestre em Engenharia Química (USP). Integra o grupo de astronomia Arcturus, da UFABC. gitude o fuso horário UTC; o valor de Δ é nulo e, consequentemente, a correção de longitude para am- bas é nula. Para localidades com a mesma longitude, a correção será a mesma, podendo esta ser nula ou não. Nota-se que as localidades com a mesma longitude, mas com latitu- des diferentes apresentam dife- rentes períodos de luz do dia. No dia 6 de dezembro, por exemplo, a cidade de Tema tem praticamente 4 horas a mais de luz solar que o Observatório de Greenwich. Estes cálculos de aurora e oca- so solar são importantes em As- tronomia pois definem o início e o final da noite. Além disso, de- terminados astros são visíveis na proximidade destes momentos; de modo que definir os tempos em que ocorrem auxiliam em suas observações. Para saber mais: https://www.inf.ufrgs.br/~cabral/Nas- cer_Por_Sol.html
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15 Aberto para todos os públicos o projeto Céu Aberto é uma iniciativa do Professor Cássio Barbosa (Astrônomo do FEI) e do Canal Giro Astronômico (divulgação científica para YouTube e redes sociais). O oO objetivo é levar os registros feitos pelo Observatório S-PLUS, telescópio no Chile, para serem processados pela comunidade em imagens que serão exibidas para votação. A intenção é reunir belíssimas imagens de objetos de céu profundo, processadas e eleitas pelo público, para a composição de um livro, com descrições detalhadas por profissionais da astronomia. www.ceuaberto.space SAIBA MAIS SOBRE O PROJETO E PARTICIPE EM: O S-PLUS é uma colaboralçao internacional, fundada pela Universidade de São Paulo, Observatório Nacional, Universidade Federal de Sergipe, Universidade de La Serena e Universidade Federal de Santa Catarina
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16 Startrail sobre o lago astrofotógrafo: Ricardo F. Pereira maio de 2022 local: Alagado, em São Jorge d´Oeste-PR EXPLORAÇÃO LUNAR
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17 DE VOLTA À LUADE VOLTA À LUA EUA E RÚSSIA DEVEM RETOMAR SEUS PROGRAMAS LUNARES ESTE ANO EXPLORAÇÃO LUNAR por: Wilson Guerra [email protected] O ano de 2022 deve marcar o reinício dos vôos espa- ciais destinados ao nos- so satélite natural, a Lua. Apesar da rivalidade originada no século XX entre Estados Unidos e a ex- -União Soviética (agora Rússia), o contexto atual é bastante diferen- te. O século XXI parece indicar que as próximas expedições à Lua tem de fato um caráter mais científi co, em oposição ao período da Guerra Fria, marcado por competição ge- opolítica e demonstrações de po- derio militar. Do Constellation ao Artemis Do lado americano, a Nasa lide- ra o programa Artemis. A ideia de retornar à Lua foi iniciada a duas décadas mas contou com mui- tos problemas organizacionais. Uma competição partidária in- terna bastante contraproducente do ponto de vista técnico impediu que a Agência Espacial America- na pudesse se focar num proje- to central. Cada novo presidente eleito do país defi nia uma priori- dade que a Nasa era obrigada a seguir. Além da perda de tempo, cada mudança envolvia mais di- nheiro para adaptar os projetos, o que foi encarecendo o programa junto às empresas privadas con- tratadas, principalmente a Boeing e a Lockheed Martin (hoje da Nor- throp Grumman). A administração George W. Bush criou nos anos 2000 o programa Constellation, que tinha como ob- jetivo enviar astronautas dos EUA à Lua em 2020. O projeto foi can- celado em 2011 pelo então pre- sidente Barak Obama, depois de bilhões de investimentos. A prio- ridade do programa espacial tri- pulado na Nasa seria a partir de então o projeto Asteroid Redirect Mission, que desenvolveria capa- cidades de desviar e até trazer as- teroides à órbita terrestre para fi ns científi cos e comerciais (mine- ração). O novo projeto usaria al- gumas das estruturas propostas no Constellation, como a cápsula tripulada Órion, e poderia prepa-
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18 rar caminho para futuras viagens tripuladas para o planeta Marte. Com desafios enormes e orça- mentos ainda maiores, a admi- nistração Trump definitivamen- te encerrou o programa Asteroid Redirect Mission 2017 (anos antes já haviam vários indícios de que o projeto não continuaria). A Nasa assim pôde focar definitivamente na Lua. Surgiu então o atual pro- grama Artemis. Toda uma nova (e cara) adaptação dos projetos an- teriores levaram a concepção e construção do super foguete SLS, cujo primeiro exemplar está pron- to e passando por testes finais já na plataforma de lançamento. Se tudo correr bem, o SLS irá decolar em 29 de junho levando uma cáp- sula Órion ainda sem tripulação para circunavegar a Lua e retor- A nave Órion, projetada para a missão Constellation, seria usada para o programa Asteroid Redirect Mission (ARM). O ARM, por sua vez, foi cancelado em 2017. nar à Terra de modo inteiramen- te autônomo. Um conjunto de na- nossatélites devem ir de carona. A maioria deles é destinada a reali- zar uma série de estudos prelimi- nares da Lua, coletando informa- ções para a Nasa continuar com o programa. O objetivo final do Ar- temis é manter, com ajuda inter- nacional, uma estação orbital em Veículos lançadores do projeto Constellation, cancelado em 2011.
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19 torno da Lua chamada Gateway e estabelecer uma base de pesqui- sas em algum ponto próximo do pólo Sul lunar. Esta base e esta- ção orbital, por enquanto, estão em fase de desenvolvimento e há poucos detalhes sobre ambas. Do programa Luna à ILRS No lado russo, a Roscosmos (Agência Espacial da Rússia) tem eno final de setembro a data pro- vável para lançar a sonda de pes- quisas Luna-25. O projeto é a con- tinuação do profícuo programa espacial soviético dos anos 70 que inaugurou a era de máquinas au- tomáticas de pesquisa lunar, hoje relativamente comuns até em Marte. A Luna-25 também quebra um jejum de mais de vinte anos da pesquisa espacial russa na Lua, consequência do fim da URSS em 1991, levando a uma profunda cri- O Space Launch System (SLS) a caminho da plataforma de lançamento para a missão Artemis-1, que deve partir de junho. É o principal lançador do programa Artemis, construído pela Boeing e Lockheed Martin a pedido da Nasa. se econômica que assolou a Rús- sia por duas décadas. A ideia da construção da sonda Luna-25 e duas sucessoras (26 e 27) surgiu com o projeto Luna- -Glob (Esfera Lunar) na década A sonda automática Luna-25, em inspeção no cosmódromo de Vostochny (Rússia). passada. Veio do esforço da Ros- cosmos de voltar a ter um pro- grama espacial científico mais completo como o da ex-União So- viética, e não reduzido a viagens espaciais tripuladas em órbita baixa, que a Rússia foi obrigada a se limitar com a crise econômica dos anos 1990 e 2000. Em 2021, porém, o anúncio do programa da Base Lunar Científica Internacio- nal (ILRS) revelou um detalhado e bem estruturado cronograma da parceria da Roscosmos com a Agência Espacial da China (CNSA) e colocou a Luna-25 como a mis- são inaugural deste grande pro- jeto. O objetivo de russos e chine- ses é que nos primeiros anos da década de 2030 uma estação de pesquisas científicas esteja insta- lada e operacional na superfície da Lua. É importante lembrar que a CNSA (Agência Espacial da Chi- na) já mantém atividades na Lua
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20 com sondas de pouso e jipes robó- ticos. Assim, a sonda Luna-25 en- tra como a primeira missão para prospecção e análise de um local para a futura construção das ins- talações da ILRS. A sonda é basi- camente um “lander” (pousador), que carrega diversos instrumen- tos científicos cujo objetivo é ana- lisar as condições do local de pou- so nos arredores do pólo Sul da Lua. O pólo Sul lunar é estratégico porque as pesquisas atuais indi- cam presença de água congelada. Além disso, oferece visão perma- nente para a Terra e é ilumina- da constantemente por luz solar, garantindo menores gradientes de temperatura e assim facilitan- Wilson Guerra é professor, licenciado em Física, tem especialização em Astrobiologia e é mestre em Educação Científica. A missão da Luna-25 será a primeira do projeto da ILRS (Base Lunar Científica Internacional) a estudar um local para a construção da estrutura de pesquisa lunar tripulada conjunta da Roscosmos com a CNSA. do construção de instalações ha- bitáveis. São os mesmos motivos que fizeram o programa Artemis dos Estados Unidos a elegerem a região para suas futuras estações de pesquisas. Apesar da declarada guerra eco- nômica entre Estados Unidos e Rússia, é pouco provável que as sanções ocidentais interferiram na missão Luna-25. O dispositivo está praticamente pronto e já se encontra no cosmódromo de Vos- tochny, no leste da Rússia. Se tudo correr bem, seu lançamento deve acontecer a partir do clássico fo- guete Soyuz. O vôo até entrar na órbita da Lua vai durar de 4 dias e meio a 5 dias. O mesmo tempo será necessário para as manobras orbitais seguintes até a chegada ao solo lunar. O processo de des- cida e pouso será filmado e as pri- meiras imagens chegarão ao con- trole da missão em meia hora. O século XXI Ambas as missões podem abrir uma nova era na pesquisa espa- cial. Não há espaço para o “re- quentamento” de uma Guerra Fria que foi extinta no século pas- sado. Os programas lunares do sé- culo XXI tem propósitos civis, que vão de lobbys comerciais a pes- quisa científica. Tanto o progra- ma Artemis como a ILRS, e outros que podem surgir daqui para fren- te, atestam a enorme capacidade científica da humanidade. Esse potencial dá razões, apesar das di- ficuldades, para acreditarmos no futuro de nossa espécie. Fontes: • www.nasa.gov/pdf/185978main_Cx_ PEIS_draft.pdf • www1.folha.uol.com.br/ ciencia/2010/02/687701-obama-inicia- reducao-do-deficit-e-sepulta-ida-a- lua-em-2020.shtml • www.nasa.gov/artemis • ok.ru/roscosmos/ topic/154370575861895 • tass.com/science/1393447 • www.cnsa.gov.cn/english/n6465652/ n6465653/c6812150/content.html
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