NASA faz imagens espetaculares de ondas de choque interagindo entre si

Pela primeira vez na história, a NASA foi capaz de fotografar ondas de choque interagindo entre si. A agência testou com sucesso uma tecnologia fotográfica aérea, capturando as imagens da interação entre as ondas causadas por duas aeronaves supersônicas durante o voo. As imagens são tão espetaculares que até os cientistas se surpreenderam. “Nós nunca sonhamos que (as imagens) seriam tão claras, tão lindas”, confessa o físico J.T. Heineck do Ames Research Center da NASA, em matéria publicada no site da agência. Além de bonitas, as imagens podem ser muito úteis e ajudar no desenvolvimento de voos comerciais supersônicos.

Um dos maiores desafios dos pesquisadores foi acertar o tempo das imagens. A NASA colocou no ar um avião B-200, equipado com um sistema de imagem atualizado, a cerca de 30.000 pés (9 mil metros) de altitude, enquanto um par de jatos T-38s devia não só permanecer em formação, como voar em velocidades supersônicas no exato momento em que eles estivessem diretamente abaixo do B-200, para que a foto fosse tirada. As imagens foram capturadas foram resultado de todas as três aeronaves estarem no lugar exato e na hora exata designada pela equipe de operações da NASA.- uma técnica desenvolvida por mais de 10 anos.

“Estou extasiado com o resultado dessas imagens. Com este sistema atualizado, aumentamos a velocidade e a qualidade de nossas imagens em pesquisas anteriores”, confirma o pesquisador.

Choque

Normalmente, quando um avião voa pelo céu, ele abre caminho através das moléculas na atmosfera. Na velocidade do som, no entanto, essas moléculas simplesmente não conseguem escapar rápido o suficiente da aeronave, então elas começam a se comprimir, aumentando a pressão na frente do avião.
Quando o avião acelera mais rápido que a velocidade do som, ele rompe essa barreira invisível de resistência, causando uma rápida mudança na pressão que chamamos de onda de choque.

O sistema de imagens desenvolvido pela agência espacial americana é capaz de capturar imagens de alta qualidade das ondas de choque, essas mudanças rápidas de pressão que são produzidas quando a aeronave voa mais rápido que a velocidade do som. Ondas de choque produzidas por aeronaves se fundem enquanto viajam pela atmosfera e são responsáveis ​​pelo estrondo sônico que é ouvido no solo.

O sistema será usado para o projeto X-59 Quiet SuperSonic Technology X-plane da agência, ou X-59 QueSST, um jato supersônico que produzirá ondas de choque de tal forma que, em vez de um alto estrondo sônico, apenas um ruído silencioso poderá ser ouvido. Segundo a matéria da agência, a capacidade de voo supersônico sem um estrondo pode um dia resultar na retirada de restrições atuais a voos supersônicos.As imagens conseguidas pela NASA mostram o par de jatos T-38 da Escola de Pilotos de Testes da Força Aérea dos EUA na Base Aérea de Edwards, voando em formação em velocidades supersônicas. Os T-38s estão voando a aproximadamente 9 metros de distância um do outro, com a aeronave à direita voando cerca de 3 metros abaixo da outra. Com clareza excepcional, o fluxo das ondas de choque de ambas as aeronaves é visto e, pela primeira vez, a interação dos choques pode ser vista em voo.

“Estamos olhando para um fluxo supersônico, e é por isso que estamos recebendo essas ondas de choque. O que é interessante é que, se você olhar para a traseira do T-38, verá que esses choques interagem em uma curva. Isso ocorre porque o T-38 de trás está voando na esteira da aeronave líder, então as ondas de choque vão ter uma forma diferente. Esses dados realmente nos ajudarão a avançar nossa compreensão de como esses choques interagem”, explica Neal Smith, engenheiro de pesquisa da AerospaceComputing Inc., do laboratório de mecânica de fluidos da NASA, também na matéria publicada no site da agência.

Testes de voo

O estudo de como as ondas de choque interagem umas com as outras e com as partes da própria aeronave tem sido alvo de interesse dos pesquisadores. Uma missão futura usará o X-59 para fornecer a reguladores dados estatisticamente válidos necessários para possíveis mudanças na regulamentação, a fim de possibilitar voos comerciais supersônicos silenciosos.

“Estamos vendo um nível de detalhes físicos aqui que eu acho que ninguém nunca viu antes. Olhando os dados pela primeira vez, acho que as coisas funcionaram melhor do que imaginávamos. Este é um passo muito grande”, diz Dan Banks, engenheiro sênior de pesquisa da NASA Armstrong

Imagens adicionais feitas pela missão incluíram uma foto de um único T-38 em voo supersônico (victo acima), bem como uma aeronave T-34 de baixa velocidade, para testar a viabilidade de visualizar os vórtices da asa e dos flaps de uma aeronave usando o sistema AirBOS.

Os aviões estavam passando a velocidades supersônicas aproximadamente 2.000 pés (cerca de 600 metros) abaixo da aeronave que tirou as fotos. “O maior desafio foi tentar conseguir o tempo certo para garantir que poderíamos obter essas imagens. Estou absolutamente feliz com a forma como a equipe conseguiu fazer isso. Nossa equipe de operações já fez esse tipo de manobra antes. Eles sabem como alinhar as aeronaves, e nossos pilotos da NASA e da Força Aérea fizeram um ótimo trabalho estando onde precisavam estar”, comemora Heather Maliska, gerente do subprojeto da AirBOS.

“Os dados dos voos da AirBOS continuarão a ser analisados, ajudando a NASA a aperfeiçoar as técnicas para esses testes, a fim de melhorar ainda mais os dados, com voos futuros em altitudes mais elevadas. Esses esforços ajudarão no avanço do conhecimento sobre as características das ondas de choque, à medida que a NASA avança em direção a voos silenciosos de pesquisa supersônica com o X-59 e se aproxima de um importante marco na aviação”, finaliza o texto da agência. [Science Alert, Gizmodo, NASA]

Físicos revertem o tempo usando um computador quântico

Pesquisadores do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou (Rússia), em colaboração com cientistas dos EUA e da Suíça, inverteram o tempo em um experimento quântico.

O que eles fizeram foi devolver o estado de um computador quântico uma fração de segundo ao passado.

Os cientistas também calcularam a probabilidade de um elétron no espaço interestelar vazio viajar espontaneamente de volta ao seu passado recente – descobrindo que isso ocorreria apenas uma vez em toda a história do universo.

“Este é um de uma série de artigos sobre a possibilidade de violar a segunda lei da termodinâmica. Essa lei está intimamente relacionada com a noção da flecha do tempo que postula a direção unidirecional do tempo, do passado para o futuro”, disse o principal autor do estudo, Gordey Lesovik.

Segunda lei da termodinâmica

A maioria das leis da física não faz distinção entre o futuro e o passado. Tomemos como exemplo uma equação que descreve a colisão e o rebote de duas bolas de bilhar idênticas. Se um close desse evento for gravado com uma câmera e reproduzido ao contrário, ele ainda pode ser representado pela mesma equação.

No entanto, imagine gravar uma bola branca batendo em uma pirâmide de bolas de bilhar que se espalham em todas as direções. Nesse caso, é fácil distinguir o cenário da vida real da reprodução reversa.

Afora nossa compreensão da segunda lei da termodinâmica, que determina que um sistema isolado permaneça estático ou evolua sempre para o caos, a maioria das outras regras da física não impede que as bolas de bilhar sejam “remontadas” em uma pirâmide, ou que um chá infundido retorne ao saquinho, ou que a lava retorne a um vulcão.

Esses fenômenos não são observados no mundo real porque exigiriam que um sistema isolado assumisse um estado mais ordenado sem qualquer intervenção externa, o que supostamente contraria essa segunda lei.

Elétron de volta ao passado

Os físicos quânticos de Moscou decidiram verificar se o tempo poderia se inverter espontaneamente, pelo menos para uma partícula individual e por uma pequena fração de segundo. Isto é, em vez de bolas de bilhar, eles examinaram um elétron solitário no espaço interestelar vazio.

• Sinais de raios gama parecem “ir e voltar no tempo”

“Suponha que o elétron esteja localizado quando começamos a observá-lo. Isso significa que temos certeza sobre sua posição no espaço. As leis da mecânica quântica nos impedem de conhecê-la com absoluta precisão, mas podemos delinear uma pequena região onde o elétron está localizado”, disse um dos autores do estudo, Andrey Lebedev.

A evolução do estado do elétron é governada pela equação de Schrödinger. Embora não faça distinção entre o futuro e o passado, a região do espaço que contém o elétron se espalha muito rapidamente. Ou seja, o sistema tende a se tornar mais caótico, e a incerteza da posição do elétron cresce. Isso é análogo à crescente desordem em um sistema de grande escala – como em uma mesa de bilhar – devido à segunda lei da termodinâmica.

“No entanto, a equação de Schrödinger é reversível”, explica Valerii Vinokur, outro autor do artigo, do Argonne National Laboratory, nos EUA. “Matematicamente, isso significa que sob uma certa transformação chamada conjugação complexa, a equação descreverá uma ‘mancha de elétron’ localizada no passado em uma pequena região do espaço no mesmo período de tempo”.

Por que não vemos isso no cotidiano?

Embora esse fenômeno não seja observado na natureza, teoricamente poderia acontecer devido a uma flutuação aleatória no fundo de micro-ondas cósmico que permeia o universo.

A equipe então resolveu calcular a probabilidade de observar um elétron localizando-se espontaneamente em seu passado recente.

Os cientistas descobriram que, durante toda a vida do universo – 13,7 bilhões de anos -, mesmo observando 10 bilhões de elétrons recém-localizados a cada segundo, a evolução inversa espontânea do estado da partícula só aconteceria uma vez. Além disso, o elétron não viajaria mais do que um décimo de bilionésimo de segundo no passado.

Fenômenos de larga escala envolvendo bolas de bilhar retornando à uma pirâmide e vulcões impelindo lava obviamente se desdobrariam em escalas de tempo muito maiores e apresentariam um número impressionante de elétrons e outras partículas. Isso explica por que não observamos pessoas idosas ficando mais jovens na vida real.

Experimento com computação quântica

Por fim, os pesquisadores tentaram reverter o tempo em um experimento de quatro estágios. Em vez de um elétron, eles observaram o estado de um computador quântico feito de dois e mais tarde três elementos básicos chamados de qubits supercondutores.

No estágio 1, cada qubit foi inicializado no estado fundamental, denotado como zero. Essa configuração altamente ordenada correspondia a um elétron localizado em uma região pequena (ou bolas de bilhar antes de serem estouradas).

No estágio 2, conforme o elétron foi espalhado por uma região cada vez maior do espaço, ou a pilha de bolas foi quebrada na mesa de sinuca, o estado dos qubits se tornou um padrão cada vez mais complexo de zeros e uns.

No terceiro estágio, um programa especial modificou o estado do computador quântico de tal forma que evoluiu “para trás”, do caos para a ordem. Esta operação é semelhante à flutuação aleatória de fundo de micro-ondas no caso do elétron, mas, desta vez, foi deliberadamente induzida.

No quatro e último estágio, o programa de evolução do segundo estágio foi rodado novamente. Se o estágio 3 foi bem-sucedido, o resultado visto não foi o caos, mas sim uma rebobinagem do estado dos qubits de volta ao passado, como um elétron sendo localizado em um ponto no passado ou bolas de bilhar retrocedendo suas trajetórias.

Resultados

Os pesquisadores descobriram que, em 85% dos casos, o computador quântico de dois qubits de fato retornou ao estado inicial.

Quando três qubits estavam envolvidos, mais erros aconteceram, resultando em uma taxa de sucesso de aproximadamente 50%.

Segundo os autores, esses erros se devem a imperfeições no computador quântico. À medida que dispositivos mais sofisticados forem criados, essa taxa de erro deve cair.

Curiosamente, o próprio algoritmo de inversão de tempo pode ser útil para tornar os computadores quânticos mais precisos. “Nosso algoritmo pode ser atualizado e usado para testar programas escritos para computadores quânticos e eliminar erros”, concluiu Lebedev.

A pesquisa foi publicada na revista científica Scientific Reports. [Phys]

Fonte: https://hypescience.com/fisicos-invertem-o-tempo-usando-um-computador-quantico/

Grande área com água' é descoberta em Marte

A sonda russo-europeia ExoMars-TGO elaborou mapas detalhados da distribuição de água na superfície de Marte e descobriu vários aglomerados gigantes de água gelada, informaram cientistas em uma entrevista com a Sputnik.

Os cientistas comunicaram os primeiros resultados das observações em uma reunião do Conselho do Espaço da Academia de Ciências da Rússia. Eles afirmaram que existem várias grandes áreas em Marte, uma terça parte das quais é constituída por gelo.

Marte (Foto: CC BY-SA 3.0)

"Duas delas estão localizadas quase em pontos opostos do planeta, nos hemisférios norte e sul. Uma delas, localizada perto do meridiano zero e equador do planeta, nós chamámos de Grande Área de Água", — disse Igor Mitrofanov do Instituto de Pesquisas Espaciais da Academia de Ciências, em Moscou.

Em Marte já houve muita água

 

Nos últimos anos, os cientistas descobriram muitos vestígios da existência nos tempos antigos de rios, lagos e oceanos na superfície de Marte, contendo quase tanta água quanto o oceano Ártico da Terra.

Por outro lado, alguns planetólogos acreditam que, mesmo nos tempos antigos, as temperaturas em Marte seriam muito frias para a existência permanente de oceanos, havendo água em estado líquido apenas durante os períodos de erupções vulcânicas.

Observações recentes com uso de telescópios terrestres mostraram que, nos últimos 3,7 bilhões de anos, Marte perdeu um volume de água que seria suficiente para cobrir toda a sua superfície com um oceano de 140 metros de profundidade. Os cientistas não sabem como esta água desapareceu.

Uma das principais tarefas da investigação russo-europeia ExoMars-TGO é a busca de uma resposta para este enigma. Para isso, os cientistas monitoram como a concentração de água na atmosfera de Marte mudou ao longo de mais de um ano e elaboram um mapa detalhado de suas reservas de água no solo usando dois aparelhos russos — o detector de nêutrons FREND e o espectrômetro ACS.

Igor Mitrofanov e seu colega Oleg Korablev, um dos líderes científicos da missão, comunicaram os primeiros resultados dessas observações. Segundo eles, os dois dispositivos já coletaram uma enorme quantidade de dados, excedendo o que foi obtido durante outras missões que operam na órbita de Marte por mais de 10 anos.

"Devido à alta resolução do FREND, em nossos mapas podem se ver algumas das características do relevo de Marte, por exemplo, um cânion no vale Mariner, em cujo fundo supostamente se acumulam geleiras, "descendo" de suas encostas. Da mesma forma, podemos ver os picos secos do vulcão Olympus e seus vizinhos", disse Mitrofanov.

Curiosamente, os cientistas não conseguiram encontrar no hemisfério norte uma fronteira clara entre a zona de "subsolo permanentemente congelado" e as regiões secas de Marte, mas isso foi observado no hemisfério sul do planeta. Os pesquisadores russos e seus colegas ocidentais ainda não sabem como surgiu tal anomalia.

Mistérios do Planeta Vermelho

Segundo o planetólogo, essa característica dos recursos hídricos de Marte pode ser devida a diferenças na história geológica dos hemisférios do planeta. Sua parte sul foi formada na antiguidade e não mudou muito desde então, enquanto a metade norte é relativamente jovem em termos de evolução do interior do planeta.

Além disso, essas diferenças e a presença de reservas de gelo na superfície junto ao equador e nas latitudes tropicais do hemisfério norte, como indica Mitrofanov, sugerem que sua formação foi influenciada significativamente por mudanças no eixo de rotação de Marte, que ocorreram repetidamente no passado recente.

A natureza da distribuição de gelo na superfície de Marte não coincide com o mapa geológico do planeta. Segundo o planetólogo, isso se deve ao fato de as reservas de gelo serem heterogêneas.

O cientista ressaltou que estas não são as primeiras medições desse tipo. Os primeiros dados do detector de nêutrons russo HEND, instalado a bordo da sonda americana Mars-Odyssey, mostraram já em meados dos anos 2000 que cerca de um terço da superfície de Marte contém quantidades significativas de gelo ou de outras formas de água.

Como explicou Mitrofanov em uma entrevista com a Sputnik, a resolução do FREND é cerca de 10 vezes maior que a do seu antecessor, o que permitirá aos cientistas obter um mapa mais detalhado da distribuição de água em Marte e monitorar com mais eficiência de que forma a fronteira do permafrost muda no verão e no inverno.

Segundo informou especialista, a sonda analisou em detalhe as reservas de água em cerca de 30% das regiões do planeta. As regiões polares de Marte, devido às características da órbita do ExoMars-TGO, continuam praticamente inexploradas.

No entanto, os cientistas esperam que esta tarefa seja completamente resolvida antes da conclusão da parte principal da missão ou após a sua extensão pela Agência Espacial Europeia.

Mitrofanov concluiu que estes mapas serão interessantes não apenas para os cientistas, mas também para os futuros colonizadores de Marte, cuja sobrevivência dependerá da disponibilidade de fontes facilmente acessíveis de água.

Sputnik

Tags: marte água planeta

Disponível em: https://www.jb.com.br/ciencia_e_tecnologia/2019/02/983528--grande-area-com-agua--e-descoberta-em-marte.html

Avião hipersônico brasileiro

Com informações da Agência Fapesp -  24/01/2019

Modelo do 14-X testado em túnel de vento. [Imagem: Léo Ramos Chaves]

Veículos hipersônicos

O projeto do avião hipersônico brasileiro prossegue dentro do cronograma.

Se não houver contratempos, a Força Aérea Brasileira realizará o primeiro ensaio em voo dentro de dois anos. Esse ensaio envolverá o teste do primeiro motor aeronáutico hipersônico feito no país.

O teste integra um projeto mais amplo, cujo objetivo é dominar o ciclo de desenvolvimento de veículos hipersônicos, que voam, no mínimo, a cinco vezes a velocidade do som, ou Mach 5 - Mach é uma unidade de medida de velocidade correspondente a cerca de 1.200 quilômetros por hora (km/h).

O programa é coordenado pelo Instituto de Estudos Avançados (IEAv), um dos centros de pesquisa do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA) da FAB, em parceria com a empresa Orbital Engenharia, ambos de São José dos Campos (SP).

14-X

Além do motor hipersônico, o projeto Propulsão Hipersônica 14-X (PropHiper) prevê a construção de um veículo aéreo não tripulado (Vant), onde o motor será instalado. Batizado de 14-X, em homenagem ao 14-Bis, o vant empregará o conceito de waverider, no qual uma onda de choque gerada abaixo dele, em razão de sua alta velocidade, lhe fornece sustentação. É como se, durante o voo, o veículo "surfasse" na onda induzida por ele próprio.

Este é o mesmo princípio usado pelo avião hipersônico X-51A, testado pela NASA em 2010. Em 2018, Rússia e China testaram com sucesso os mísseis hipersônicos Avangard e Xingkong-2, respectivamente. Nos Estados Unidos, a Lockheed Martin está construindo um veículo hipersônico para voo a Mach 6.

O 14-X terá 4 metros de comprimento, 1,2 metro de envergadura e pesará cerca de 750 kg. Se tudo funcionar como previsto, ele deverá alcançar Mach 10 (12 mil km/h) a uma altitude entre 30.000 e 40.000 metros.

"Ainda não há aeronaves hipersônicas em operação rotineira no mundo. Essa tecnologia simboliza o estado da arte mesmo para países como Estados Unidos, Rússia e China," disse Lester de Abreu Faria, engenheiro eletrônico do IEAv. "Todos buscam esse conhecimento e, apesar do longo tempo de desenvolvimento, não estamos muito atrás dos líderes mundiais."

[Imagem: Fapesp/Ieav]

Motor hipersônico

De acordo com Israel Rêgo, gerente do projeto PropHiper, o motor hipersônico em desenvolvimento no país, do tipo estatojato, ou scramjet (supersonic combustion ramjet), também poderá ser empregado como segundo ou terceiro estágio de propulsão de foguetes.

No primeiro ensaio, previsto para 2020, o motor scramjet será instalado justamente em um foguete de sondagem.

Já o veículo aéreo hipersônico integrado ao motor scramjet poderá, no futuro, ser usado como avião de passageiros.

Uma das grandes dificuldades é fazer com que o veículo resista ao atrito gerado pelo voo à velocidade hipersônica, o que tem exigido o desenvolvimento de cerâmicas especiais resistentes a altas temperaturas.

Assim como os motores de jatos comerciais, o scramjet usa o ar da atmosfera para a queima do combustível. No entanto, ao contrário dos motores dos aviõesatuais, o do 14-X não tem partes móveis, como compressores e turbinas. "Na combustão supersônica, o ar capturado deve ser desacelerado, pressurizado e aquecido antes de entrar na câmara de combustão, onde é injetado o combustível. E isso depende da perfeita geometria do motor," explicou Israel Rêgo, do Laboratório de Aerotermodinâmica e Hipersônica do IEAV.

Fonte: Inovação Tecnológica

Som direcional

Redação do Site Inovação Tecnológica -  04/02/2019

A nova abordagem de "som fotônico" baseia-se no efeito fotoacústico. [Imagem: Ryan M. Sullenberger et al. - 10.1364/OL.44.000622]

Som direcional

Há vários anos existem no mercado sistemas de som direcional, que permitem focalizar o som diretamente em uma pessoa.

A novidade agora é que o envio de mensagens audíveis e privadas à distância pode ser feito com lasers, em vez do ultra-som tipicamente usado.

O laser pode transmitir a mensagem audível sem que a pessoa que a receberá precise usar qualquer tipo de equipamento receptor.

"Nosso sistema pode ser usado a alguma distância para transmitir informações diretamente ao ouvido de alguém. É o primeiro sistema que usa lasers totalmente seguros para os olhos e para a pele para focar um sinal audível para uma pessoa em particular em qualquer ambiente," disse o professor Charles Wynn, do MIT, nos EUA.

Os testes incluíram desde tons simples até música e conversas gravadas, recebidas pelos "alvos" em um volume conversacional normal.

Transmissão de som usando laser

A nova abordagem de "som fotônico" baseia-se no efeito fotoacústico, que ocorre quando um material forma ondas sonoras depois de absorver a luz. Neste caso, o vapor de água presente no ar é usado para absorver a luz e criar o som.

A transmissão de som usando laser é derivada de uma técnica chamada espectroscopia fotoacústica dinâmica, usada para detecção de substâncias químicas no ar. A equipe havia descoberto anteriormente que fazer a varredura do ar movimentando o laser na velocidade do som melhora a detecção dos compostos químicos.

"A velocidade do som é uma velocidade muito especial para se trabalhar. Agora demonstramos que fazer uma varredura com um feixe de laser na velocidade do som em um comprimento de onda absorvido pela água pode ser usado como uma maneira eficiente de criar som," disse o pesquisador Ryan Sullenberger.

Para aproveitar apenas a umidade do ar, a equipe selecionou um laser com um comprimento de onda que é mais fortemente absorvido pela água, permitindo que a técnica funcione em ambientes relativamente secos.

O alcance, contudo, ainda é muito baixo para usos práticos: Nos testes, uma mensagem a 60 decibéis chegou ao destinatário a apenas 2,5 metros de distância - seria mais simples falar diretamente com a pessoa.

Mas a equipe espera aumentar o alcance significativamente. "Esperamos que isto acabe se tornando uma tecnologia comercial. Há muitas possibilidades interessantes, e queremos desenvolver a tecnologia da comunicação de maneiras que sejam úteis," disse Sullenberger.

Bibliografia:

Photoacoustic communications: delivering audible signals via absorption of light by atmospheric H2O
Ryan M. Sullenberger, Sumanth Kaushik, Charles M. Wynn
Optics Letters
Vol.: 44, Issue 3, pp. 622-625
DOI: 10.1364/OL.44.000622

Fonte: Inovação Tecnológica

Asteroide passa hoje mais perto da Terra que nos últimos 400 anos

O objeto, classificado como "potencialmente perigoso" pela distância e tamanho, só vai voltar a ficar tão perto assim em 2070

CONCEPÇÃO ARTÍSTICA DO ASTEROIDE 2003 SD220. (FOTO: NASA / JPL-CALTECH)

Com resoluções tão boas quanto 123,7 metros por pixel, o detalhe dessas imagens é 20 vezes melhor do que o obtido durante a aproximação anterior do asteróide com a Terra há três anos, que estava a uma distância maior. Os novos dados do radar fornecerão restrições importantes na distribuição de densidade do interior do asteroide - informações que estão disponíveis em poucos asteróides próximos à Terra.

"Este ano, com o nosso conhecimento sobre a lenta rotação do 2003 SD220, conseguimos planejar uma grande sequência de imagens de radar usando os maiores radiotelescópios de prato único do país", disse Patrick Taylor, cientista sênior da Associação de Pesquisa Espacial Universitária ( USRA) no Lunar and Planetary Institute (LPI) em Houston.

"Os novos detalhes que descobrimos, até a geologia do 2003 SD220, nos permitirá reconstruir sua forma e estado de rotação, como foi feito com Bennu, alvo da missão OSIRIS-REx", disse Edgard Rivera-Valentín, USRA. cientista na LPI. "A reconstrução detalhada da forma nos permite entender melhor como esses pequenos corpos se formaram e evoluíram ao longo do tempo."

Patrick Taylor conduziu as observações de radar bi-estático com o Green Bank Observatory, o maior radiotelescópio totalmente orientável do mundo. Rivera-Valentín liderará a reconstrução de forma do SD220 de 2003 e liderou as observações do Observatório de Arecibo.

O Asteroid 2003 SD220 foi descoberto em 29 de setembro de 2003 por astrônomos do Observatório de Lowell Near-Earth-Object Search (LONEOS) em Flagstaff, Arizona. É classificado como sendo um "asteróide potencialmente perigoso" devido ao seu tamanho e proximidade com a órbita da Terra. No entanto, essas medições de radar refinam ainda mais a compreensão da órbita do 2003 SD220, confirmando que não representa uma ameaça futura ao impacto na Terra.

Disponível em:
https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/Espaco/noticia/2018/12/asteroide-vai-passa-hoje-mais-perto-da-terra-que-nos-ultimos-400-anos.html

Sol em uma caixa armazena energia renovável em silício fundido

Redação do Site Inovação Tecnológica -  14/12/2018

Esquema conceitual do sistema de armazenamento de energia renovável usando silício fundido. [Imagem: Caleb Amy et al. - 10.1039/C8EE02341G]

Armazenamento de energia

Seja para armazenar o vento e o Sol, seja para guardar o calor do verão para usar no inverno, um novo projeto conceitual promete armazenar energia renovável, como energia solar e eólica, e entregar essa energia de volta à rede elétrica sob demanda.

O sistema pode ser dimensionado para abastecer uma cidade pequena não apenas quando o sol está alto ou o vento está forte, mas o tempo todo.

O novo projeto armazena o calor gerado pelo excesso de eletricidade da energia solar ou eólica em grandes tanques de silício fundido incandescente e, quando necessário, converte a luz do metal incandescente de volta em eletricidade.

Os pesquisadores estimam que tal sistema seria muito mais viável e custo-efetivo do que as baterias de íons de lítio, que têm sido propostas como um método tecnicamente viável, embora caro, para armazenar energia renovável. Eles também estimam que o sistema custaria cerca de metade do que o armazenamento hidrelétrico bombeado, a forma mais barata de armazenamento de energia em escala de rede disponível hoje.

"Mesmo se quiséssemos operar a rede de energia com base em fontes renováveis agora não poderíamos, porque você precisaria de turbinas movidas a combustíveis fósseis para compensar o fato de que a oferta renovável não pode ser despachada sob demanda. Estamos desenvolvendo uma nova tecnologia que, se bem-sucedida, resolveria esse problema mais importante e crítico no campo da energia e das mudanças climáticas, a saber, o problema do armazenamento da energia," disse Asegun Henry, do MIT, nos EUA.

[Imagem: Caleb Amy et al. - 10.1039/C8EE02341G]

Armazenamento em silício fundido

As usinas solares concentradas - ou usinas termossolares - armazenam calor solar em grandes tanques cheios de sal fundido, que é aquecido a temperaturas de cerca de 530º C. Quando a eletricidade é necessária, o sal quente é bombeado através de um trocador de calor, que transfere o calor do sal para vapor - uma turbina transforma esse vapor em eletricidade.

"Essa tecnologia existe há algum tempo, mas acredita-se que seu custo nunca ficará baixo o suficiente para competir com o gás natural," diz Henry. "Então tem havido uma pressão para operar em temperaturas muito mais altas, de forma que você possa usar um motor térmico mais eficiente e reduzir o custo."

O problema é que, se o sal for aquecido muito além das temperaturas atuais, o sal fundido corrói os tanques de aço inoxidável nos quais ele é armazenado.

Então, a equipe de Henry procurou um meio diferente do sal que pudesse armazenar calor a temperaturas muito mais altas. Inicialmente eles propuseram um metal líquido mas foram parar no silício - o metal mais abundante na Terra, que pode suportar temperaturas incrivelmente altas, de mais de 2.200º C.

No ano passado, a equipe desenvolveu uma bomba que pode suportar esse calor escaldante, para enviar o silício fundido através de um sistema de armazenamento. A bomba tem a maior tolerância ao calor já registrada - um feito reconhecido pelo livro Guiness de recordes mundiais. Desde esse desenvolvimento, a equipe vem projetando o sistema de armazenamento de energia que incorpore essa bomba de alta temperatura.

Detalhe da célula para reconversão do brilho do silício em eletricidade. [Imagem: Caleb Amy et al. - 10.1039/C8EE02341G]

Armazenamento Joule

O conceito para o novo sistema de armazenamento de energia renovável finalmente ficou pronto, batizado de TEGS-MPV, sigla em inglês para "Armazenamento em Rede de Energia Térmica Fotovoltaica Multi-Junção".

Em vez de usar campos de espelhos e uma torre central para concentrar o calor, a proposta é converter a eletricidade gerada por qualquer fonte renovável, como energia solar ou eólica, em energia térmica, via aquecimento joule - um processo pelo qual uma corrente elétrica passa por um elemento de aquecimento.

O sistema poderia ser adicionado a sistemas de energia renovável existentes, como células solares, para capturar o excesso de eletricidade durante o dia e armazená-lo para uso posterior.

O sistema consiste em um tanque grande, fortemente isolado termicamente, com 10 metros de largura, feito de grafite e preenchido com silício líquido, mantido a uma temperatura "fria" de quase 1.900º C. Um banco de tubos, exposto a elementos de aquecimento, conecta esse tanque frio a um segundo tanque "quente". Quando a eletricidade das células solares entra no sistema, essa energia é convertida em calor nos elementos de aquecimento. Enquanto isso, o silício líquido é bombeado para fora do tanque frio e aquece ainda mais enquanto passa pelo banco de tubos expostos aos elementos de aquecimento rumo ao tanque quente, onde a energia térmica é agora armazenada a uma temperatura muito mais alta, de cerca de 2.380º C.

Quando a eletricidade é necessária, digamos, depois que o sol se pôs, o silício líquido quente - tão quente que está brilhando, emitindo uma forte luz branca - é bombeado através de uma série de tubos que emitem essa luz. Células solares especializadas, conhecidas como fotovoltaicos multijunção, transformam a luz em eletricidade, que pode ser fornecida à rede da cidade. O silício agora resfriado pode ser bombeado de volta para o tanque frio até a próxima rodada de armazenamento - agindo efetivamente como uma grande bateria recarregável.

"Um dos nomes afetuosos que as pessoas começaram a chamar nosso conceito é 'Sol em uma caixa', que foi cunhado por minha colega Shannon Yee, na Georgia Tech," disse Henry. "É basicamente uma fonte de luz extremamente intensa que está contida em um recipiente que aprisiona o calor."

Bibliografia:

Thermal energy grid storage using multi-junction photovoltaics
Caleb Amy, Hamid Reza Seyf, Myles A. Steiner, Daniel J. Friedman, Asegun Henry
Energy & Environmental Science
DOI: 10.1039/C8EE02341G

Fonte: Inovação Tecnológica