Odysseus Contest
Folha do Plano do Projeto
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Coordination and Support Action FP7- 284442
Odysseus Contest
EcoSpace
Categoria em Competição:
ii. Cooperação aeronáutica global
Nome da equipa: DiscoverSpace Nomes dos membros da equipa:
Ana Cláudia Pires Martins Ana Isabel Oliveira dos Reis Catarina Pereira Henriques Vanessa Sioson Santos
Nome do formador: Hélia Cristina Rito Salvado
Abstrato (limite de 200 palavras).
Queremos com este projeto alertar a comunidade científica para um desenvolvimento científico sustentável. Estamos conscientes de que o maior conhecimento da nossa casa – o Universo – nos trará muitos benefícios, mas não o podemos ter a todo o custo. Respeitar o meio ambiente inclui, também, o espaço.
Nos últimos anos tem sido produzido bastante “lixo espacial” que órbita em torno do planeta Terra sem qualquer utilidade.1 Neste projeto faz-se uma
reflexão acerca deste problema ambiental. O ideal será não produzir o “lixo espacial”, o que já produzimos é da responsabilidade de todos e deve ser removido!
Figura 1 – Vista para a Terra da Lua 2
São várias as opções pensadas pela comunidade científica para resolver este problema, tendo em conta o tipo de detritos existente, contudo nenhuma delas se apresenta suficientemente eficaz. Pensámos em melhorar uma
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dessas propostas de remoção do “lixo espacial” e, contribuir para uma política de melhoramento do ambiente espacial.
Introdução – Descrição do Problema (limite de 200 palavras) O problema do lixo não é exclusivo do planeta Terra, ele está presente
no espaço também, é o chamado “lixo espacial”. O “lixo espacial” são objetos
que se encontram em órbita ao redor do
planeta e não desempenham nenhuma função útil, como por exemplo as diversas partes e dejetos de naves espaciais deixados para trás após seu
lançamento.3
Figura 2 – “Lixo espacial”: detritos em órbita (não estão em escala com o planeta).3
O “lixo espacial” representa mais perigo para satélites ativos e naves espaciais tripuladas no espaço (e futuras expedições espaciais) do que propriamente aos habitantes da Terra, pois, ao entrar em contato com a atmosfera, grande parte dos destroços é queimada e destruída. Os que conseguem atravessar essa barreira geralmente caem nos oceanos, já que
estes representam 75% do volume do planeta.4
A tecnologia ainda não conseguiu produzir um equipamento capaz de recolher eficazmente o “lixo espacial”. Existem várias soluções pensadas e projetadas, que não reúnem consenso na comunidade científica. Pretendemos, com este projeto, estudar novas tecnologias de resolução deste problema: Como remover o “lixo espacial”?
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Hipótese – Ideias Iniciais (limites de 200 palavras)
Dados da NASA mostram que “detritos” entraram na atmosfera praticamente todos os dias, durante os últimos 40 anos.5
Atualmente algumas das soluções para resolver este problema ambiental são: acoplar no satélite um gigantesco balão de Hélio que no final do período útil obriga o satélite a voltar para a atmosfera - apresenta a desvantagem do balão ser mais um alvo para colisões; lançar satélites com combustível extra, para que possam voltar à atmosfera, incinerando-se na reentrada, mas
aumenta os custos de lançamento.6
Propomos a remoção dos “detritos” constituídos por ferro, níquel ou cobalto - através de um eletroíman. Esta ideia baseia-se na melhoria de uma solução já proposta - rede gigante de captura de lixo. Esta agarraria o “lixo” e trazê-lo-ia para a atmosfera para que este se queimasse aquando do contacto com a atmosfera terrestre. A grande desvantagem é o elevado custo da rede que seria queimada juntamente com o “lixo”. Decidimos então acrescentar-lhe um eletroíman. No espaço, este seria ativado e agarraria parte do lixo espacial, trazendo-o para junto da atmosfera terrestre. Depois, o íman seria desativado para que o lixo pudesse cair e queimar-se. Assim, tanto a rede como o íman podem ser reutilizados.
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Metodologia do Projeto (limite de 450 palavras)
O nosso projeto baseia-se na procura de uma solução para o “lixo espacial” existente na órbita da Terra: partes de satélites ou de naves espaciais deixadas aquando da sua descolagem. Segundo dados da NASA, foram identificados cerca de 17000 destroços com dimensões maiores que 10 centímetros, 200000 com tamanho entre 1 e 10 centímetros e milhões com menos de 1 centímetro.7 Existem algumas soluções para este problema e nós identificámos as suas desvantagens e pretendemos arranjar um método mais eficaz do que os já existentes. Algumas das ideias atuais são: a utilização de balões de hélio que no final do período útil obrigariam os satélites a voltarem para a atmosfera para que se incinerassem. No entanto, este balão seria apenas mais um alvo para colisões com detritos; a utilização de uma rede gigante que traria o lixo para a atmosfera para que este se incinerasse, mas a desvantagem está no custo da rede que não poderia ser reutilizada, uma vez que ao chegar à atmosfera em conjunto com os detritos também esta seria destruída.6 Observámos que a maioria das soluções já existentes se baseia na
aproximação do lixo da atmosfera para que se queime e decidimos ter esta ideia como base também para o nosso projeto.
Idealizámos a incorporação de um eletroíman (íman temporário) na rede gigante. Já colocado no espaço juntamento com a rede, este seria ativado para que atraísse o “lixo espacial”. De seguida, a rede levá-lo-ia para junto da atmosfera. Aqui o eletroíman seria desativado para que os detritos caíssem na atmosfera, queimando-se. A nossa solução é mais viável que as já existentes porque tanto o íman como e a rede poderiam ser novamente utilizados, reduzindo assim os custos para uma limpeza espacial.
Para explicarmos melhor a nossa ideia, realizámos uma experiência para perceber o funcionamento do electroíman:
Material: - Eletroíman;
- Fonte de alimentação 12V; - Metais: cobre, alumínio e ferro.
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Figura 3 – Preparação do material para a experiência Procedimento:
1- Ligou-se a fonte de alimentação ao eletroíman; 2- Aproximou-se cada um dos metais do eletroíman;
3- Aumentou-se a diferença de potencial da fonte de alimentação e registaram-se as alterações.
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Condução da Pesquisa (limite de 450 palavras)
A nossa pesquisa foi feita através da internet e de dados concretos da NASA. Descobrimos que o “lixo espacial” se está a tornar um grande problema para o planeta Terra e como tal, decidimos investir numa ideia para resolver este problema. Analisámos as soluções já existentes e identificámos as suas desvantagens. Dedicámo-nos a encontrar uma solução inovadora que seria mais benéfica para todos. Estudámos os tipos de detritos e as suas propriedades para que pudéssemos arranjar uma solução que funcionasse para a maior parte deles. Pensámos num íman e investigámos que tipo de metal funcionaria com a nossa solução, ou seja, que detritos seriam atraídos pelo íman. Investigámos também sobre os diferentes tipos de ímanes existentes: o íman natural, o íman de neodímio-ferro-boro, o íman permanente, o íman temporal e o eletroíman. Chegámos à conclusão de que entre várias hipóteses, o íman mais adequado ao nosso projeto é o eletroíman pois pode ser ativado e desativado com o simples corte da corrente eléctrica.8 Caso contrário, o íman teria que ser lançado com o lixo
para a atmosfera e seria queimado com este, não podendo ser reutilizado. Através da experiência realizada com um eletroíman, chegámos à conclusão de que os detritos (partes de naves ou satélites), que são atraídos pelo eletroíman são apenas os que têm na sua constituição metais como ferro, níquel ou cobalto. Por outro lado, a nossa ideia não funcionará com peças constituídas por titânio, alumínio, cobre ou qualquer outro metal que não seja atraído pelo íman.
A intensidade do íman depende da maior ou da menor passagem de corrente eléctrica através dele, pois é através desta que ele funciona. Quando a corrente eléctrica é mais forte, o íman tem maior capacidade para atrair objetos, atraindo um maior número destes. Quando a passagem de corrente eléctrica é menor, o íman atrai menos objetos.
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Análise dos Dados (limite de 500 palavras)
O lixo espacial está identificado e pode ser dividido em várias categorias, como detritos fragmentados, veículos espaciais, detritos de missões e corpos de foguetes.
Figura 6 – Tipos de “lixo espacial”9
Figura 7 – Evolução do lixo no espaço10
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Através da análise do gráfico da figura 6, constatamos que os “detritos fragmentados” constituem a maior parte do “lixo espacial”. As Forças Armadas dos Estados Unidos da América mantêm, atualmente, um catálogo com cerca de 10000 objetos visíveis. Para isso, contaram com observações por radar e telescópios. Estima-se que somente cerca de 330 milhões de objetos são de tamanho superior a 1 milímetros, sendo, por isso, muitos deles simples partículas.7
Podemos também constatar, através da análise da figura 7 que a quantidade de “lixo” no espaço é cada vez maior.
Algumas das consequências deste “lixo espacial” podem ser facilmente observadas através de imagens publicadas pela NASA:
Figura 8 – Parte de um foguete caída3
Esta imagem mostra que apesar de a maioria do “lixo” espacial se queimar aquando da entrada na atmosfera, há objetos que passam esta fase sem que sejam destruídos e acabam por cair na terra.
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Estas imagens mostram-nos o efeito de colisões com detritos no espaço. Como podemos observar, esta situação pode- se tornar muito grave se não lhe for posto um fim.
Figura 11 - Colisão entre os satélites Ariane e Cerise3
Nesta figura 11 vemos a representação de um acidente entre dois satélites, o que causa o aumento de fragmentos espalhados pelo espaço.
Para evitar estas consequências pensámos em incorporal um electroíman na “rede gigante” que limpará o espaço. A experiência realizada mostra o funcionamento e eficácia do electroíman para alguns detritos espaciais:
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Eletroíman Fonte de alimentação
Eletroíman atrai pouca quantidade de ferro
Diferença de potencial - 4,5V
Eletroíman atrai maior quantidade de ferro
Diferença de potencial – 7.5V
Tabela 1 – Atração da limalha de ferro para diferentes valores de potencial da corrente elétrica.
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Com esta experiência concluímos que:
- Tanto o cobre como o alumínio não são atraídos pelo íman;
- Quanto maior for o potencial da fonte de alimentação, maior é a intensidade da corrente elétrica e, consequentemente, maior é a capacidade de atração do eletroíman.
Discussão das Descobertas (limite de 300 palavras)
No início da realização do nosso projecto, pudemos observar que o “lixo espacial” existente são partes de satélites ou de naves espaciais que já não têm nenhuma função útil, e, como sabemos, este tipo de objetos têm metais na sua constituição. Como tal, observando as soluções já existentes para este problema, pensámos num íman.
Entre vários tipos de ímanes existentes, escolhemos o eletroíman porque achamos que é o mais adequado para a remoção de detritos, pois este cria campos magnéticos muito intensos que permitem maior atração de detritos e, para este fim, poderia ser reutilizado, uma vez que pode ser ativado ou desativado dependendo da corrente eléctrica que passa através dele.
Para comprovar o que pensávamos, realizámos uma experiência com um eletroíman e com diferentes metais: ferro, cobre e alumínio. Com esta experiência concluímos que entre estes três metais, o único que é atraído pelo íman é o ferro e que quanto maior for a diferença de potencial da fonte de alimentação, maior é a capacidade de atração do íman.
Pensamos ter encontrado uma solução eficaz para remover o “lixo espacial”.
Conclusões (limite de 200 palavras).
Com este projeto, pudemos conhecer o “lixo espacial” e os seus efeitos desastrosos no planeta Terra. Achámos que deveríamos ter uma ideia para por fim a isto e desenvolvemos um projeto inovador: um eletroíman. Será adaptado a uma ideia já existente: uma rede gigante de captura de lixo, que precisaria de grande investimento monetário, já que seria queimada juntamente com detritos por cada utilização.
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Pensamos ter resolvido este problema, pois o eletroíman será mais económico. Será ativado para que possa atrair detritos, e, junto da atmosfera será desativado para que os resíduos caiam e sejam incinerados, sem que o íman ou a rede sofram destruição. Este só funciona com detritos que tenham na sua constituição ferro, níquel, cobalto ou qualquer outro metal que seja atraído pelo íman. A intensidade do íman está relacionada com a passagem de corrente eléctrica através dele. Se esta for maior, o íman irá atrair mais detritos. Se for menor, o íman irá atrair menos detritos.
Pensamos que a nossa ideia trará benefícios tanto para o planeta como para os humanos, podendo ter bastante sucesso num futuro em que a preocupação pela saúde do nosso planeta e pelo ambiente deve ser cada vez maior. Referências [9] http://alien3065.blogspot.pt/2011/09/lixo-espacial-tudo-sobre-poluicao-que.html [4]http://clickeaprenda.uol.com.br/portal/mostrarConteudo.php?idPagina=27 737 [10]http://ensinamentos-das-pleiades.blogspot.pt/2011/06/lixo-espacial-passa-250-metros-da-iss-e.html [5] http://expresso.sapo.pt/lixo-espacial-tudo-sobre-a-poluicao-que-orbita-a-terra-grafico-animado=f671509 [1] http://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/faqs.html#16 [8] http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dman [3] http://pt.wikipedia.org/wiki/Detrito_espacial [7] http://super.abril.com.br/blogs/superblog/poluicao-espacial-preocupa-cientistas/ [6] http://veja.abril.com.br/noticia/ciencia/balao-de-helio-pode-ser-a-solucao-para-lixo-espacial [2] http://pt.wikipedia.org/wiki/Desenvolvimento_sustent%C3%A1vel
