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Vamos tocar o Sol

Estamos, sem dúvida, vivendo a era de ouro da exploração espacial. Poderosos equipamentos – em terra e no espaço – descobrem novos mundos em outros sistemas estelares num ritmo nunca antes observado. É como se tivéssemos descoberto o caminho das pedras. Mas não são apenas sistemas estelares distantes que atraem a nossa atenção.

A data de 12 de agosto de 2018 ficará marcada na história da exploração espacial, pois nesta data a NASA – Agência Espacial Americana – lançou a primeira missão exploratória da humanidade a uma estrela. A nossa estrela: o Sol.

Não é de hoje que as agências espaciais de todo o planeta estudam a nossa estrela, mas hoje a história é diferente. Estamos enviando a primeira sonda projetada exclusivamente para estudar a atmosfera de nossa estrela, ou seja, estamos enviando a Parker Solar Probe numa missão para tocar o Sol, numa região nunca antes atingida.

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Figura 1. Sonda Parker Solar Probe e sua missão para tocar o Sol.

A histórica missão da Parker Solar Probe revolucionará nossa compreensão do Sol e, consequentemente, das estrelas e dos mundos que as orbitam, na medida em que será o primeiro artefato produzido pelo homem a chegar tão próximo de uma estrela, enfrentando as brutais condições de calor e radiação.

Muita ciência e tecnologia embarcada

É de se imaginar que para a Parker Solar Probe “tocar” o Sol muita tecnologia foi desenvolvida para proteger os instrumentos num ambiente tão hostil.

Os dois principais problemas são o calor e a radiação. Embora na corona solar a temperatura beire os milhões de graus Celsius, a transferência de calor é bem menor que isso – mesmo ainda sendo altíssima para qualquer instrumento científico – devido a baixa densidade de partículas no espaço. Segundo os cientistas da NASA, o calor que atingirá a sonda será da ordem de absurdos 1.400º C.

Por essa razão, a Parker Solar Probe é protegida por um escudo de calor de 2,4 metros de diâmetro e com 115 mm de espessura, construído com placas compostas de carbono e pintado de branco com tinta cerâmica que refletirá a maior parte do calor incidente. Além disso, foram instalados radiadores com fluido resfriador, fazendo com que na parte de trás do escudo – onde ficam protegidos os instrumentos da sonda – a temperatura se mantenha em torno de suportáveis 30º C, viabilizando o funcionamento dos instrumentos científicos.

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Figura 2. Aspecto do escudo de calor da sonda Parker Solar Probe.

Mas nem todos os instrumentos da Parker Solar Probe ficarão escondidos atrás do escudo de calor, afinal uma das tarefas da missão será a coleta de partículas do Sol e esse instrumento coletor será um dos poucos a ficarem expostos ao calor extremo de nossa estrela. Construído com folhas de Titânio, Zircônio, Nióbio e Molibdênio, o instrumento coletor foi projetado para suportar calor de até 2.350º C. Os grids que produzirão o campo elétrico do instrumento são feitos de Tungstênio, resistindo a 3.420º C.

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Figura 3. O instrumento, que coletará partículas do Sol, da Parker Solar Probe suportará calor extremo, acima de 2.000º C.

A energia da sonda será captada por painéis solares, que serão usados quando a sonda estiver nos pontos mais distantes do sol em sua órbita. Perto do Sol os painéis serão recolhidos para se protegerem da alta temperatura atrás do escudo de calor. 

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Figura 4. Aspecto dos instrumentos radiadores de calor da Parker Solar Probe.

Além de todos os recursos utilizados para a proteção contra o calor e radiação, a sonda Parker Solar Probe também se destaca por ser uma nave autônoma.

Equipada com sensores que chegam à metade do tamanho de um aparelho celular, a nave terá autonomia na decisão de manobra, agindo por conta própria a partir do momento que deixar a órbita da Terra, realizando os procedimentos necessários para se manter sempre na posição correta em relação ao Sol, ou seja, mantendo o escudo protetor sempre apontado para o Sol, garantindo o seu funcionamento.

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Figura 5. Aspecto geral da sonda Parker Solar Probe.

A necessidade de autonomia ocorre devido a distância que a nave atingirá quando estiver no Sol – 8 minutos-luz – que inviabilizaria qualquer comando de controle a partir da Terra. O tempo de 8 minutos para receber um sinal de status da nave e mais 8 minutos para enviar um comando de manobra é demais para corrigir um posicionamento errado da nave a partir do centro de controle da NASA aqui na Terra.

A viagem até o Sol

A sonda Parker Solar Probe foi enviada ao espaço a bordo do poderoso foguete Delta IV, um veículo lançador de cargas simples ou múltiplas.

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Figura 6. Foguete Delta IV que levou a Parker Solar Probe rumo ao Sol.

Já no espaço, em sua órbita ao redor do Sol, a Parker Solar Probe usará a gravidade do planeta Vênus durante sete sobrevoos, durante cerca de sete anos (tempo da missão), para levar gradualmente sua órbita cada vez mais próxima do Sol.

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Figura 7. Aspecto da órbita da Parker Solar Probe, que usará a gravidade do planeta Vênus em sobrevoos para cada vez mais se aproximar do Sol.

Em seu ponto mais próximo da superfície, a nave vai voar através da atmosfera do Sol a cerca de 6 milhões de km e com uma velocidade da ordem de 700 mil km por hora, bem dentro da órbita do planeta Mercúrio e mais do que sete vezes mais perto do que qualquer nave espacial chegou antes. Lembrando que a distância média da Terra ao Sol é de 150 milhões de km.

Voando na parte mais externa da atmosfera do Sol, conhecida como Corona, pela primeira vez, a Parker Solar Probe vai empregar uma combinação de medições e de imagens para revolucionar nossa compreensão da Corona e expandir o nosso conhecimento da origem e evolução do vento solar, além de contribuir para nossa capacidade de previsão de alterações no ambiente do espaço da Terra que afetam a vida e a tecnologia em nosso planeta.

A ciência do Sol

Os objetivos primários da missão serão rastrear como a energia e o calor percorrem a corona solar e explorar o  vento solar, bem como as partículas energéticas solares. Os cientistas têm buscado essas respostas por mais de 60 anos, mas a investigação exigia o envio de uma sonda através da região de calor de 1.370º C da Corona.  Hoje, isso é finalmente possível com os avanços da engenharia térmica de ponta que podem proteger a missão na sua jornada perigosa. A sonda Parker Solar Probe carrega quatro suítes de instrumentos destinadas ao estudo de campos magnéticos, plasma e partículas energéticas, além do vento solar.

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Figura 8. Aspecto da Corona Solar, por onde passará a Parker Solar Probe.

Por que estudar o Sol e o vento solar?

  • O Sol é a única estrela que podemos alcançar. Ao estudar o Sol, aprendemos mais sobre estrelas em todo o universo.
  • O Sol é uma fonte de luz e calor para a vida na terra. Quanto mais soubermos sobre isso, mais podemos compreender como se desenvolveu a vida na Terra.
  • O Sol também afeta a Terra em formas menos familiares. É a fonte do vento solar; um fluxo de gases ionizados que passam pela Terra a velocidades de mais de 500 km por segundo.
  • Distúrbios no vento solar sacudem o campo magnético da Terra e sua energia provoca alterações no espaço perto da Terra, conhecido como tempo espacial.
  • Tempo espacial pode mudar as órbitas dos satélites, encurtar suas vidas ou interferir com a eletrônica embarcada. Quanto mais aprendemos sobre o que causa o espaço tempo – e como prever isso – mais podemos proteger os satélites, que tanto dependemos para manter o nosso estilo de vida moderna.
  • O vento solar também preenche grande parte do sistema solar, dominando o ambiente espacial distante. Como pretendemos enviar naves espaciais e astronautas mais longe da Terra, temos que entender este ambiente espacial.

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Figura 9. O Sol, a Corona Solar e o Vento Solar.

Estudar o Sol é fundamental para o futuro da exploração espacial humana em nosso próprio sistema solar e para o desenvolvimento de novas tecnologias que nos farão construir equipamentos e sondas espaciais cada vez mais adequados ao ambiente hostil do espaço.

Sem dúvida, mais um grande passo da humanidade na busca incansável pelo conhecimento espacial que nos dê a confiança para o próximo e importante salto: a viagem humana ao planeta Marte.

Fotos: NASA e Internet.


Você sabia?

Molibdênio é um metal de transição muito utilizado na fabricação de ligas metálicas de alta resistência mecânica e corrosiva.
Zircônio é um metal de transição, tendo como uma de suas propriedades mais importantes o seu ponto de fusão, que é acima de 2500ºC. Por isso, esse metal é aplicado no interior de reatores de fusão nuclear, suportando as elevadíssimas temperaturas.
Nióbio é um metal de transição, comumente utilizado em ligas metálicas com o ferro, o aço, com o zircônio e essas ligas são utilizadas na fabricação de estruturas, soldas, gasodutos, superligas para fabricação de motores a jato em virtude da resistência a corrosão, altas temperaturas, e como supercondutor em meio criogênico.

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Contemplando a Capella

Desde criança que o céu – e seus mistérios – sempre foi um campo de estudo fascinante para mim.  Não me canso de observá-lo e me questionar em quais daquelas estrelas outros seres viventes estão também a nos observar.

Preparando-me para ler o próximo livro da minha lista – Os Exilados da Capella – sugestão da amiga Sandra Chagas Polegar para cima, resolvi fazer uma pesquisa sobre esse sistema estelar, referenciado na literatura espírita.

Primeiramente queria descobrir se a Capella poderia ser vista a olho nu e, mais importante, a partir de nosso hemisfério sul – e mais ainda, a partir de nossa latitude. E que bom que a resposta é sim! Nossa posição é bastante privilegiada para sua observação.

A foto abaixo eu fiz depois de pesquisar sobre sua localização no nosso céu.
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Figura 1 – A estrela Capella – ponto mais brilhante na parte superior central da imagem – no céu de Mossoró-RN, na madrugada do dia 31/01/2016.

Então a Capella – que na verdade é um sistema binário formado por duas estrelas que giram em torno uma da outra a uma distância média de cerca de 115 milhões de quilômetros – mais perto uma da outra do que a Terra e o Sol – é este ponto mais brilhante na metade superior da imagem acima.

Apontando para cima E olha só que curiosidade interessante: nosso Sol e a estrela Capela têm a mesma classe espectral! Isto significa que são da mesma cor, o que muito provavelmente a faz liberar o mesmo tipo de energia luminosa e eletromagnética, embora a Capella seja uma gigante com capacidade luminosa entre 100 e 150 vezes mais que nosso Sol, até mesmo devido ao seu tamanho em relação ao nosso Sol. A imagem abaixo poderá dar uma ideia melhor disto. Smiley surpreso

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Figura 2 – Comparação de tamanho do sistema estelar da Capella em relação ao nosso Sol.

Na foto acima se percebe ainda duas outras estrelas menores, avermelhadas, denominadas Capella Ha e Capella Hb.  São duas anãs-vermelhas que também fazem parte do sistema estelar, embora estejam distantes das estrelas principais cerca de 12.000 vezes!

Smiley nerd Só pra você entender melhor e não ficar voando… Anãs vermelhas são estrelas de muito baixa massa, geralmente inferior a 40% da massa do nosso Sol, com baixa temperatura interior e bastante lenta na geração de energia, o que as fazem emitir pouca luz, com uma luminosidade que em alguns casos apenas atinge 1/10 000 da luminosidade solar. Até mesmo a anã vermelha maior tem somente cerca de 10% da luminosidade do Sol!

O sistema estelar da Capella é alvo de estudo dos cientistas que acreditam existirem outros corpos celestiais a serem descobertos no futuro, quando nossa tecnologia nos permitir.

Apontando para cimaE quer saber de outra coisa mais interessante ainda?  Estudos mais atuais sugerem uma zona habitável em torno de Capella A e B. Ou seja, há fortes indícios da existência de planeta que possa permitir a vida! Smiley piscando

Em termos de distância em relação a nós, vamos tomar como base o nosso Sol, distante de nós 8 minutos-luz, ou seja, o tempo que sua luz leva para chegar até nós, o que traduzindo em quilômetros equivale a cerca de 150 milhões.  A Capella, então, está distante de nós cerca de incríveis 43 anos-luz (uma viagem na velocidade da luz duraria 43 anos), ou seja, quase 3 milhões de vezes mais distante que o nosso Sol. 

Fico imaginando como seres de um planeta desse sistema poderiam chegar até nós… Nossa tecnologia atual só agora nos permite chegar ao nosso vizinho planeta Marte, cerca de 3 minutos-luz! Smiley pensativo

No nosso céu visível, a Capella está entre as “dez mais”, figurando na sexta posição no ranking das mais brilhantes. É a estrela – ou estrelas – mais brilhante da constelação Auriga, que de nossa posição – durante a madrugada de janeiro – poderá ser vista no quadrante noroeste do céu.

Então agora que já sabe como localizar, vale a pena contemplar nosso céu noturno… Parar um pouquinho pra pensar na possibilidade de não sermos os únicos seres vivos a habitar um mundo entre bilhões e bilhões existentes somente em nossa galáxia ou grupo local.  Isto nos faz sentir que somos parte do universo e ao mesmo tempo nos torna mais humildes, mais zelosos pelo nosso planeta e também gratos à suprema inteligência divina que criou tudo que está ao nosso redor e em todo o universo.

O que este universo infinito terá a nos revelar no futuro?  Pensemos…

Montando o Sistema Solar – 1ª Etapa: O Sol e Mercúrio

Continuando a sequência de posts que dedicarei a mostrar o trabalho de montagem do meu planetário do Sistema Solar, abordarei neste tópico a primeira etapa da montagem, que constitui na base, eixo central, o Sol e o primeiro planeta: Mercúrio.

Antes de pôr a mão na massa, logicamente, tive que ler os fascículos correspondentes a cada etapa/fase, o que na primeira etapa corresponde aos 4 primeiros fascículos.

É muito legal, mesmo para mim, acostumado a esse tipo de leitura técnica, poder “viajar” pelo Sistema Solar, sempre aprendendo algo novo, e apreciando belas imagens do nosso universo. 

Pois é, os fascículos não trazem apenas as instruções para montagem de cada etapa, mas também um pouco de cada corpo celeste do Sistema Solar, com informações, imagens, curiosidades, etc.  A leitura, assim, torna-se uma prazerosa obrigação. Smiley nerd

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Figura 1 – Estudando as instruções de montagem.

O Sol

Não é por acaso que este corpo celeste dá nome ao nosso sistema planetário.  Sozinho, ele contém 98,4% de toda a massa do sistema solar e controla o movimento pequenos fragmentos que constituem os planetas e os diversos satélites, proporcionando toda a energia para uma girão do espaço que varia entre 15 e 20 bilhões de quilômetros de diâmetro.

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Figura 2 – O Sol.

Nosso Sol localiza-se a acerca de 27.000 anos-luz do centro da nossa galáxia: Via Láctea.  A distância média até o nosso planeta é de 150 milhões de km, ou 8 minutos-luz (tempo que a luz do Sol leva para chegar até nós), e possui uma massa equivalente a 333 mil planetas Terra.

A temperatura do Sol varia de 5.500º C na superfície até cerca de 15.000.000º C no núcleo, sendo composto basicamente de Hidrogênio (92,1%), Hélio (7,8%) e outros elementos (0,1%).  Estima-se que o Sol ainda levará 5 bilhões de anos até consumir todo o seu combustível nuclear para depois morrer.

Mercúrio – o primeiro planeta

É o menor de todos os planetas do Sistema Solar, com um tamanho pouco maior que nossa Lua, estando privado de atmosfera e com a superfície coberta de crateras.

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Figura 3 – Mercúrio, o menor dos planetas.

Mercúrio está localizado a 58 milhões de km do Sol e possui uma gravidade de 0,3 vezes, comparada a gravidade terrestre, ou seja, lá todos os corpos possuem cerca de 3 vezes menos o peso que teria na Terra.  Não possui luas e seu período de translação (ano) corresponde a apenas 88 dias terrestres.  A temperatura em Mercúrio varia de 170º C negativos (noite)  a 430º C (dia).

Devido ao seu tamanho e também pelo fato de nunca se separar mais de 28º do Sol não é fácil observar Mercúrio a partir da Terra, pois apenas no pôr do Sol ou no nascer do Sol é que temos a oportunidade de ver seu brilho no céu, e mesmo assim nada diferente de outras estrelas, necessitando de conhecimento exato de sua posição no céu.

A placa base

Então, após a montagem das peças correspondentes a primeira etapa do planetário, já podemos ter uma ideia do projeto.

Primeiramente foi montada a placa base do planetário.  É ela quem sustenta todo o sistema através do eixo central. 

A placa base possui a data gravada de 24 de agosto de 2006 (data da resolução da IAU).  Isto já identifica todo o planetário como um objeto para colecionadores, com edição limitada.

Graças as gravações na placa base será possível seguir o trajeto dos planetas através das constelações do céu noturno, pois o seu anel móvel permite compensar a posição mutável da Terra em relação às estrelas.

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Figura 4 – A placa base do planetário: o mapa para seguir o trajeto dos planetas.

O Sol e Mercúrio no Planetário

Com a montagem da placa base e do eixo central, foi a vez da inserção do Sol e do planeta Mercúrio no planetário, dando o primeiro aspecto visual do projeto.

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Figura 5 – O Sol e Mercúrio inseridos no planetário.

Neste momento já é possível rotacionar o planeta em torno do Sol, mas ainda sem a noção proporcional de seu período de translação, devido a falta dos demais planetas.

Abaixo, o aspecto geral do planetário ao final da primeira etapa.

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Figura 6 – Aspecto do planetário ao final da primeira etapa de montagem.

Devo dizer que o trabalho de leitura e montagem do planetário está sendo muito prazeroso para mim.  Poder perceber, através das engrenagens, toda a complexidade dos movimentos dos planetas é algo realmente incrível.

A qualidade do material das peças que compõe o planetário é impressionante.  A precisão dos engates mostra o esmero do criador do projeto em entregar aos colecionadores um produto de excepcional qualidade.

Por enquanto é só, mas logo logo um novo post será publicado para mostrar o início da montagem da segunda etapa, que será composta de várias fases, começando pela que colocará o próximo planeta: Vênus.  Até lá! Smiley piscando