Rosetta: decifrando o que está escrito em um cometa

Domingo, dia 12, em Piracicaba, durante um evento ocorrido na Rua do Porto em comemoração ao dia das crianças, encontrei-me por acaso com o amigo Warner, que trabalha no Observatório Municipal, e ficamos conversando sobre Astronomia. Aproveitei para perguntar a ele se neste ano de 2014 ainda haveria algum acontecimento astronômico que fosse proporcionar uma bela imagem no céu, mas ele me disse que não ocorreria nenhum excepcional, pelo menos em termos visuais. No entanto, há uma missão espacial que irá promover um espetáculo que não poderá ser visto por nós nos céus, mas que está chamando a atenção dos que gostam de assuntos sobre exploração espacial.

A Missão Rosetta
Pela primeira vez na história, uma sonda lançada da Terra em 2004, aproximou-se recentemente do cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko, e no próximo mês de novembro lançará uma pequena nave, chamada Philae, que deverá pousar na superfície do cometa e analisar sua composição, para tentarmos entender um pouco melhor a formação inicial do Sistema Solar. A imagem ao lado mostra uma representação artística da sonda Rosetta, e próxima a ela, a nave Philae, que será enviada em direção ao cometa.
Recomendo que assistam o vídeo a seguir, muito bem produzido pela ESA, e que faz um ótimo e rápido resumo da viagem da Rosetta, desde 2004 até hoje, e das etapas principais desta longa missão. Destaque para os três impulsos gravitacionais dados pela Terra, e outro pelo planeta Marte, que aceleraram a sonda, alongando sua órbita em direção à órbita elíptica do cometa, cuja excentricidade é bem maior que a dos planetas. A Rosetta fez três voos rasantes à Terra, em 4 de março de 2005, 13 de novembro de 2007 e 13 de Novembro de 2009, e uma em Marte, em 25 de Fevereiro de 2007. A sonda Rosetta visitou também dois asteróides, 2867 Steins, em 5 de setembro de 2008, e 21 Lutetia, em 10 de julho de 2010. O vídeo mostra também o instante (8 de junho de 2011), em que a sonda precisou entrar em estado de hibernação, para economizar energia, pois encontrava-se muito distante do Sol, onde os painéis solares não recebiam radiação mínima suficiente para produzir a energia elétrica.
Rosetta seguirá o cometa a sua distância mais próxima do Sol em 13 de agosto de 2015 e também um pouco depois, no início do retorno ao Sistema Solar exterior. O fim nominal da missão está previsto para Dezembro de 2015.
 

Origem do nome Rosetta
A Pedra de Roseta (clique na foto ao lado para ampliar), descoberta em 1799 perto da cidade de Rashid (em Inglês, Rosetta) no Egito, ajudou estudiosos do século XIX a decifrar o sistema de escrita sagrada dos hieróglifos, oferecendo uma nova chave para o estudo da antiga civilização egípcia.
O Professor Eberhard Grün, um cientista do Instituto Max Planck de Física Nuclear em Heidelberg, Alemanha, um renomado especialista em cometas e poeira interestelar que esteve envolvido com a missão desde os seus primórdios, tem sido muitas vezes chamado de o "Pai da Rosetta", já que foi ele quem sugeriu este nome por volta em 1987, pois viu uma relação entre a pedra egípcia e a sonda que poderia ajudar a fazer uma "leitura" do que ocorreu no início do Sistema Solar, analisando o que estaria "escrito" nas rochas do cometa.

Mudança de planos
O plano original era para coletar uma amostra de material do núcleo do cometa e enviá-lo de volta à Terra para analisá-lo em um laboratório, mas no início de 1990 a NASA retirou-se do projeto por causa de dificuldades financeiras, e a missão foi redefinida de modo que a ESA (Agência Espacial Européia) pudesse realizá-la sozinha. Ao invés de trazer o material de volta para casa, a Rosetta fará a análise do cometa diretamente em seu laboratório, enviando os resultados para a Terra. O foco manteve-se na análise do material do núcleo.

Fontes:
http://blogs.esa.int/rosetta/2014/10/17/naming-rosetta-an-interview-with-eberhard-grun/
http://en.wikipedia.org/wiki/Rosetta_Stone
http://www.cmjornal.xl.pt/multimedia/detalhe/sonda_rosetta_uma_das_missoes_espaciais_mais_importantes_da_atualidade.html

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Imagens reais em um espelho côncavo

Quando fiz o colegial, no início dos anos 80, lembro-me que tive dificuldade em entender o que significavam aquelas imagens de espelhos esféricos, obtidas pelo meu professor de Física. Ele traçava na lousa, com giz e régua, raios saindo do objeto, refletindo no espelho e se cruzando em um ponto, onde então dizia ser o local em que a imagem se formava. 

Faltou a parte experimental, pois a escola em que estudei nem tinha laboratório. As teorias e fórmulas de Física até que eram bem explicadas pelo professor, que não raras vezes utilizava como um dos recursos didáticos, frases ou historinhas para decorarmos mais facilmente as fórmulas ou conceitos. Na pressa, e por necessidade, acabei decorando também os caminhos que os raios faziam, e aprendi a classificar mecanicamente as imagens formadas. A partir daí, resolvia inúmeros exercícios de vestibulares para treinar e fixar ainda mais as fórmulas, convenções de sinais e regrinhas. Em suma, o principal objetivo era encontrar a resposta e marcar a alternativa correta, no caso dos testes de múltipla escolha. Devido ao escasso tempo disponível (3 anos), os conteúdos eram desenvolvidos um a um em um ritmo apressado, de modo que ficasse pouca coisa sem ser vista, e éramos constantemente treinados para ir bem nas provas. Não sei como pude ter gostado desta matéria, tendo sido ensinada daquela forma, com quase nenhuma contextualização.
O pior de tudo isso é constatar que este modelo de aprendizado não mudou desde então na maioria das escolas, e como eu trabalho dando aulas particulares para vários alunos de diversas escolas particulares de minha cidade, posso assegurar que isto é uma verdade, e é a principal razão que faz com que muitos destes alunos acabem por eleger esta disciplina como uma das mais chatas e desinteressantes. 

Filosofando sobre a teoria
Eu verificava facilmente em casa, por exemplo, usando uma colher, pela observação através da parte de dentro dela (espelho côncavo), que quando eu ficava longe a imagem aparecia reduzida (menor) e "de ponta cabeça" (invertida), e quando eu colocava a colher bem próxima, a imagem do meu olho na parte de dentro da colher aparecia ampliada (maior) e direita, mas quando eu via meu professor falando e mostrando na lousa que as imagens eram formadas em um único ponto específico, de acordo com a distância entre o objeto (no caso, meu olho) e o espelho, eu não conseguia entender exatamente o que aquilo significava.
Se para mim naquele lugar onde o meu professor dizia que a imagem se formava não havia nada para captá-la, como eu podia vê-la com meus olhos? Por que a imagem era em certos casos classificada como real ou virtual? Eu ficava filosofando para tentar entender estas questões, mas como provavelmente nunca cairiam no vestibular, acabava deixando de lado para estudar outras coisas com chances maiores de serem cobradas nas provas.

Um bom tempo depois consegui entender convenientemente estas questões, mas acredito que se tivessem realizado alguma experiência prática envolvendo o assunto, já no colegial, talvez o meu aprendizado tivesse sido no mínimo mais prazeroso.
Até bem recentemente eu dava aulas muito parecidas com as que tive, apenas tentando explicar de outras maneiras, as definições do que seria uma imagem real (que pode ser projetada) ou virtual, levando em consideração as dificuldades que tive para entender tudo aquilo. Certa vez, há uns anos, ouvi um aluno comentando justamente sobre minhas aulas de formação de imagens em espelhos esféricos. Ele dizia que eu só ficava desenhando e traçando raios sem sentido para ele. Estes comentários baixinhos que chegam aos nossos ouvidos, vindos muitas vezes do fundo da classe, sempre me fazem pensar em como poderia melhorar minhas aulas.

Agora sim!
A partir deste ano, recebi na escola em tempo integral na qual estou trabalhando, uma bancada óptica com um canhão de luz e alguns acessórios, dentre eles, um encaixe que é colocado logo na saída, com uma letra F vazada, a qual pode ser usada para representar um objeto (foto). Desenhei então com caneta vermelha, em um cartão, o qual usaria para projetar as imagens, a letra F, com as mesmas dimensões do objeto, a fim de comparar os tamanhos.
Vejam uma foto que tirei de todo o conjunto, canhão de luz, plaquinha com a letra F vazada, espelho côncavo e cartão:
Bancada óptica usada, com o espelho côncavo, posicionado à esquerda, e o cartão onde projetei as imagens.
Coloquei o espelho a uma distância inicial de 60 cm do objeto (letra F) e obtive a imagem projetada:
Imagem reduzida, invertida, e real,  projetada no cartão. Distância objeto-espelho = 60 cm









Há que se dizer que em várias distâncias do espelho que eu colocasse o cartão, a imagem da letra F podia ser vista desfocada, mas só havia uma posição em que o F aparecia sem estar "borrado". Esta é a posição da formação de imagem a que os meus professores se referiam.
A partir daí, fui verificando, como se esperava, que à medida em que eu aproximava o espelho do objeto, a imagem ia ficando cada vez maior, e se distanciando mais e mais do espelho, até que precisei projetá-la na parede. Veja a sequência de fotos.
Imagem reduzida, invertida, e real,  projetada no cartão. Distância objeto-espelho = 50 cm
Imagem reduzida, invertida, e real, projetada no cartão. Distância objeto-espelho = 40 cm
Imagem igual, invertida, e real, projetada no cartão. Distância objeto-espelho = 30 cm
Imagem ampliada, invertida, e real, projetada na parede. Distância objeto-espelho = 20 cm

Só não consegui aproximar muito o espelho do objeto, pois o próprio canhão impedia a passagem dos raios refletidos para que a imagem pudesse ser projetada.
Quando realizei a aula com os alunos da 2ª série do Ensino Médio eles gostaram, e acredito eu que tenha sido muito útil para que alguns deles associassem o que aprenderam na teoria com o que ocorre na prática. Só assim conseguiremos fazer com que mais alunos gostem desta disciplina que tem sido considerada atualmente por eles como uma das mais entediantes, e que no entanto poderia se tornar a disciplina-chave para que desenvolvêssemos uma geração com maior gosto pela prática das ciências, e que pudesse assim produzir mais tarde nossas próprias tecnologias.

Enquanto o vestibular continuar fazendo com que os professores se preocupem em cumprir e privilegiar somente o conteúdo a ser exigido nestas provas, não creio que conseguiremos mudar tão logo esta lamentável situação de grande dependência tecnológica de nosso país.  
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Nobel de Física: os LEDs azuis

Recentemente foram divulgados os nomes dos três cientistas que ganharam conjuntamente o Prêmio Nobel de Física. Isamu AkasakiHiroshi Amano, e Shuji Nakamura receberão, cada um, a quantia aproximada de 880 mil reais.

LEDs azuis
No início dos anos 1990, estes três japoneses conseguiram desenvolver a luz LED azul, que quando juntada à luz vermelha e verde podem produzir a luz branca (figura). Este trio de cores forma um sistema conhecido como RGB (do inglês, Red, Green, Blue) que é usado nas telas dos computadores e celulares.

Os LEDs vermelhos e verdes já haviam sido descobertos muito tempo antes, mas sem a luz azul, não era possível criar lâmpadas LED brancas.
Apesar dos esforços consideráveis​​, tanto na comunidade científica e na indústria, o LED azul permaneceu como um desafio durante três décadas.

LEDs
LEDs são basicamente semicondutores projetados para emitir luz quando são ativados. Diferentes substâncias químicas dão diferentes cores ao LEDs. Os primeiros LEDs foram desenvolvidos nos anos 1950 e 60. Na época, os cientistas desenvolveram LEDs que emitiam desde luz infravermelha até luz verde, mas não conseguiam chegar ao azul. É que os produtos químicos necessários, incluindo cristais cuidadosamente criados, ainda não eram capazes de serem produzidos no laboratório.
Dois dos vencedores deste ano, Isamu Akasaki e Hiroshi Amano, trabalharam juntos na produção de Nitreto de Gálio de alta qualidade, um produto químico que aparece em muitas das camadas de um LED azul. Os LEDs vermelhos e verdes anteriores utilizavam Fosfeto de Gálio, que era mais fácil de produzir. Ambos os grupos de Akasaki e Nakamura continuarão trabalhando agora para tornar ainda mais eficientes os LEDs azuis.

Eficiência
Quando se difundirem mais e se tornarem mais baratas, as lâmpadas brancas de LED tenderão a substituir as fluorescentes compactas (figura).
Uma lâmpada moderna de LED branco converte mais de 50% da energia elétrica que utiliza em luz. Se compararmos com a taxa de conversão de 4% para as lâmpadas incandescentes, podemos dizer que ela é muito mais eficiente. Além disso, as LEDs também duram até 100.000 horas, em comparação com 10.000 horas das fluorescentes e 1.000 horas das lâmpadas incandescentes.

No Brasil, seguindo uma lei, desde o ano passado já não se pode mais fabricar ou importar incandescentes de 150 W e 100 W, e desde 1º de julho deste ano, essa proibição está valendo também para as de 60 W, que até bem pouco tempo eram as mais procuradas. Portanto, só restará a partir de agora, acabarem os estoques nas lojas, e então será cada vez mais difícil encontrá-las.

Benefícios
Como destaca o release do comitê do Nobel, do Instituto Karolinska, em Estocolmo, na Suécia, cerca de um quarto do consumo de eletricidade mundial é utilizado para iluminação. Desta forma, os LEDs contribuirão para diminuir o desperdício dos recursos da Terra.
A lâmpada LED é uma grande promessa para o aumento da qualidade de vida de mais de 1,5 bilhões de pessoas ao redor do mundo que não têm acesso às redes de eletricidade. Devido ao baixo consumo de energia, ela pode ser alimentada por uma fonte de energia solar mais barata no próprio local.

A invenção do LED azul tem apenas vinte anos de idade, mas já contribuiu para criar a luz branca de uma maneira totalmente nova, para o benefício de todos nós.
Segundo o comitê, esta premiação se encaixa perfeitamente no espírito de Alfred Nobel, que criou o prêmio para estimular invenções que trazem grandes benefícios para a humanidade.

Fontes
http://www.popsci.com/article/technology/why-blue-led-worth-nobel-prize?src=SOC&dom=fb
http://www.kva.se/en/pressroom/Press-releases-2014/the-nobel-prize-in-physics-2014/
http://www.acessa.com/pelobrasil/arquivo/noticias/2014/06/28-comercializacao-de-lampadas-incandescentes-de-60-watts-sera-proibida/
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