Exploração Espacial: Foguetes e Ônibus

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<p>Alcançando as Estrelas e o Espaço</p><p>Física</p><p>4o bimestre - Aula 2</p><p>Ensino Médio</p><p>1a</p><p>SÉRIE</p><p>2024_EM_V1</p><p>Foguetes e ônibus espaciais;</p><p>Estações espaciais;</p><p>Centros espaciais.</p><p>Compreender as mais diversas formas de exploração espacial da atualidade e ao longo da história.</p><p>Conteúdos</p><p>Objetivos</p><p>2024_EM_V1</p><p>O lançamento da Apollo 11</p><p>Vídeo sobre o lançamento da Apollo 11.</p><p>O vídeo ao lado mostra o lançamento da Apollo 11, missão que levou o homem à nossa Lua. Certamente um momento importante na história da humanidade.</p><p>“Ao infinito e além”</p><p>ESTADÃO. O lançamento da Apollo 11. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=XWH9vj5qgFY. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Para começar</p><p>TODO MUNDO ESCREVE</p><p>10 MINUTOS</p><p>Proponha e esquematize um modelo físico simples, usando leis físicas, para explicar como é possível um foguete deste porte levantar voo e ascender ao espaço.</p><p>PARA REFLETIR</p><p>Link para vídeo</p><p>2024_EM_V1</p><p>Proporcionou e ainda propicia</p><p>A-) o envio de sondas para explorar diversos objetos astronômicos;</p><p>B-) o lançamento de satélites com diversos propósitos, como pesquisa, monitoramento climático, navegação por GPS, comunicação;</p><p>C-) a realização de missões tripuladas;</p><p>D-) o desenvolvimento tecnológico (materiais e sistemas de propulsão);</p><p>E-) a segurança (propósitos militares).</p><p>Por que foguetes?</p><p>Foguete Falcon-9 da Space-X, colocados no espaço para elaboração de sistema de comunicação como satélites geoestacionários.</p><p>Reprodução – SPACEX/WIKIMEDIA COMMONS, 2016. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:2016_Falcon_9_at_Vandenberg_Air_Force_Base.jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Foco no conteúdo</p><p>2024_EM_V1</p><p>Um registro histórico dos foguetes</p><p>Foco no conteúdo</p><p>R-7 Semyorka: Míssil modificado que lançou o Sputnik 1.</p><p>Titan: 368 foram usados, inclusive para exploração de 5 planetas.</p><p>Saturn V: Maior e mais potente que levou o homem à Lua.</p><p>Soyus: usado primeiramente em 1966, serve à ISS.</p><p>Vostok: primeiro voo espacial Yuri Gagarin.</p><p>1957</p><p>1959</p><p>1969</p><p>1966</p><p>1961</p><p>Reprodução – MESHOK.NET/WIKIMEDIA COMMONS, 2004. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Russia_stamp_2004_%E2%84%96_988.jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Reprodução – PAUL SIEBERTI/WIKIMEDIA COMMONS, 2011. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:GagarinAndSemyorka.png. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Reprodução – JIM EVANS/WIKIMEDIA COMMONS, 2011. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Saturn_V_Rocket_--_Johnson_Space_Center.jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Reprodução – WIKIMEDIA COMMONS, 2005. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Titan_23G_rocket_launch.jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Reprodução – NASA/BILL INGALLS/WIKIMEDIA COMMONS, 2008. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Soyuz_TMA-5_launch.jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>2024_EM_V1</p><p>Caro professor, não usamos uma linha do tempo exata, pois diversos modelos (linhas) de foguetes foram lançados em diversas situações e missões diferentes.</p><p>O ônibus espacial foi a primeira espaçonave reutilizável do mundo. Lançado pela primeira vez em 1981, voou em mais de 130 missões antes de ser aposentado, em 2011. Ele carregava uma tripulação e carga, e suas missões incluíam o lançamento de satélites e a construção de estações de espaço.</p><p>Ônibus espaciais</p><p>Foco no conteúdo</p><p>A decolagem era alimentada pelos dois foguetes auxiliares e pelos três motores principais do orbitador (abastecidos por hidrogênio líquido e oxigênio líquido do tanque externo). Cerca de 2 minutos após a decolagem, os foguetes de reforço são descartados de volta à Terra. Já em órbita, os principais motores são desligados, o tanque externo vazio é descartado e queimado na atmosfera.</p><p>DESTAQUE</p><p>Elaborado especialmente para a aula com imagens ©️ Getty Images.</p><p>2024_EM_V1</p><p>Caro professor, se quiser contar algumas curiosidade listamos algumas aqui:</p><p>O orbitador tinha 37 m de comprimento e tinha uma envergadura de 78 pés (24 m). Apenas cinco orbitadores de espaço foram construídos: Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis e Endeavor. Uma missão típica durou de 12 a 16 dias. O principal tanque de combustível do ônibus espacial detinha cerca de 526.000 galões (2 milhões de litros) de combustível. Durante a reentrada, a parte externa do orbitador aquece acima de 1.500 °C. O ônibus pode ir de 0 a 27.500 km/h em menos de 8 minutos.</p><p>Primeiro grande desastre de um ônibus espacial.</p><p>CNN BRASIL. Acidente envolvendo ônibus espacial Challenger completa 35 anos | NOVO DIA. Disponível em: https://youtu.be/jruNxlqNq1I?si=aKAy6fxjnVm3UqFK Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Foco no conteúdo</p><p>2024_EM_V1</p><p>Segundo grande desastre de um ônibus espacial.</p><p>CORTES DO SPACE ORBIT. O Acidente do Ônibus Espacial Columbia #Shorts.</p><p>Disponível em: https://youtube.com/shorts/KVmVAn0FySQ?si=4gmi0J_37xZ_MbO. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Foco no conteúdo</p><p>2024_EM_V1</p><p>Os primeiros locais de lançamento usaram as bases militares nos EUA e na antiga URSS, e estes permaneceram os principais centros de lançamento dos EUA e da Rússia desde então.</p><p>Os foguetes não têm permissão para decolar em áreas altamente povoadas; portanto, os locais de lançamento estão sempre localizados em áreas remotas.</p><p>Centros de lançamento</p><p>Imagem da plataforma marítima Odyssey.</p><p>Reprodução – WIKIMEDIA COMMONS, 2005. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SeaLaunch-Odyssey.jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Foco no conteúdo</p><p>2024_EM_V1</p><p>Caro professor, se quiser comentar, na imagem colocamos a plataforma de lançamento The Odyssey, da Sea Launch company. Ela lança foguetes do meio do Oceano Pacífico. A plataforma navega para um local perto do equador, uma jornada de 11 a 12 dias, então o foguete é lançado.</p><p>Centro de teste de mísseis localizado numa antiga base aérea, na costa da Flórida. Primeiro foguete lançado em 1950. Desde 1958, é o principal centro de lançamento dos EUA e o único para missões tripuladas. No total, mais de 500 foguetes foram lançados. O Complexo 39 de lançamento, localizado em uma ilha ao norte do Cabo Canaveral, foi adicionado na década de 1960 para os lançamentos da Saturn V. Esta área é conhecida como o Kennedy Space Center.</p><p>Cabo Canaveral</p><p>Complexo 40 de Lançamento do Cabo Canaveral.</p><p>Reprodução – SPACEX/WIKIMEDIA COMMONS, 2010. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Space_Launch_Complex_40_at_Cape_Canaveral_(aerial).jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Foco no conteúdo</p><p>2024_EM_V1</p><p>Primeira plataforma de lançamento construída em Baikonur na URSS, usada para lançar o Sputnik 1 e Yuri Gagarin. Voos russos e missões planetárias lançadas a partir de Baikonur, centro situado nas planícies planas e desertas do Cazaquistão. Possui dezenas de estações de lançamento. Os testes de mísseis e foguetes começaram lá em 1955.</p><p>Baikonur (Rússia)</p><p>Lançamento do foguete Soyuz a partir da estação Baikonur para a Estação Espacial Intenacional, em 2013.</p><p>Reprodução – NASA/BILL INGALLS/WIKIMEDIA COMMONS, 2013. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Soyuz_TMA-09M_spacecraft_at_the_Baikonur_Cosmodrome_launch_pad_(4).jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Foco no conteúdo</p><p>2024_EM_V1</p><p>Mais mísseis e foguetes foram lançados a partir da Plesetsk do que de qualquer outro local de lançamento do mundo - mais de 1.500 deles. Localizado próximo ao círculo ártico, a cerca de 800 km a nordeste de Moscou. É um dos principais testes de mísseis e centro de lançamento espacial desde 1957. Por muitos anos, foi um lugar secreto e o governo soviético só admitiu sua existência em 1983.</p><p>Plesetsk (Rússia)</p><p>Foguete Cyclone-3 levando o satélite Meteor-3 lançado da base de Plesetsk, que fica numa área de floresta e lagos.</p><p>Reprodução – NASA/WIKIMEDIA COMMONS, 2014. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cyclone-3_rocket_launching_Meteor-3_satellite.png. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Foco no conteúdo</p><p>2024_EM_V1</p><p>Situado no deserto de Gobi, 1.600 km a oeste de Pequim, foi usado pela primeira vez em 1960. Em 1970, o foguete March-1 lançou o satélite Mao-1, tornando a China a quinta nação a lançar um satélite artificial. Lançamentos são</p><p>limitados ao sudeste para evitar Rússia e a Mongólia.</p><p>Jiuquan (China)</p><p>Edifício de montagem vertical de veículos lançadores no Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan.</p><p>Reprodução – WIKIMEDIA COMMONS, 2021. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jiuquan_VAB.png. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Foco no conteúdo</p><p>Para saber mais sobre voos tripulados, como o Shenzou, veja https://agenciabrasil.ebc.com.br/internacional/noticia/2024-04/china-prepara-lancamento-da-nave-espacial-tripulada-shenzhou-18 (acesso em: 31 jul. 2024).</p><p>FICA A DICA</p><p>2024_EM_V1</p><p>A localização deste local de lançamento na Guiana Francesa é uma das melhores do mundo. Está perto do equador, que dá o aumento máximo de energia da rotação da Terra para lançamentos em órbitas equatoriais, e as condições climáticas são favoráveis ao longo do ano. O site é usado como o principal espaço porto europeu desde julho de 1966. Um novo bloco foi recentemente construído para uso pelo lançador de soja russo.</p><p>Kourou (European Space Agency)</p><p>O foguete Ariane 5 com o Telescópio Espacial James Webb da NASA a bordo no Centro Espacial da Guiana em Kourou, Guiana Francesa.</p><p>Reprodução – NASA/BILL INGALLS/WIKIMEDIA COMMONS, 2021. Disponível em: htthttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ariane_5_Rollout_with_James_Webb_Space_Telescope_(51770676014).jpg. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Foco no conteúdo</p><p>2024_EM_V1</p><p>Caro professor, aqui vão algumas curiosidades sobre o Ariane 5:</p><p>O foguete Ariane 5 é capaz de levantar dois satélites pesando quase 10 toneladas;</p><p>Um foguete Ariane 5 consiste em um estágio central, dois boosters sólidos e um estágio superior. Tem quase 170 pés (52 m) de altura.</p><p>O estágio central do foguete é preenchido com hidrogênio líquido e propulsor de oxigênio líquido, então o motor principal e os estágios de “booster” são acionados e o foguete se eleva. Durante a decolagem, a área é banhada com água para reduzir os efeitos do ruído e do calor.</p><p>Nós também temos a nossa base de lançamento. A base de Alcântra no Maranhão.</p><p>ESTADÃO. Conheça a Base de Lançamento de foguetes de Alcântara, no Maranhão. Disponível em: https://youtu.be/SYQqboSWsFY?si=0yc0beCedVnKesUI. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Foco no conteúdo</p><p>2024_EM_V1</p><p>Nos próximos slides, você verá um esquema ilustrativo de um lançamento de um foguete, composto de quatro estágios e movido a combustível sólido. Explique o que acontece em cada estágio, baseando-se nas imagens que aparecem à medida que o foguete sobe. Faça uma rápida pesquisa, se necessário.</p><p>Ao infinito e além</p><p>Encerramento</p><p>COM SUAS PALAVRAS</p><p>10 MINUTOS</p><p>Imagem ilustrativa de um foguete genérico.</p><p>2024_EM_V1</p><p>Caro(a) Professor(a),</p><p>Para ajudar os estudantes a descreverem os estágios do lançamento, ilustrados pelas imagens que aparecem à medida que o foguete sobe, acesse a simulação disponível em:</p><p>MODERNA. Estágios de lançamento de um foguete, [s.d.]. Disponível em: https://web.moderna.com.br/html/html5/foguete/. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>Além disso, explique que o princípio de funcionamento dos motores de foguetes baseia-se na Terceira Lei de Newton. Para se mover para cima, os foguetes expelem para baixo enormes jatos de gás aquecido. Dessa maneira, de acordo com a lei da ação e reação, os gases expelidos empurram o foguete para cima. Como o movimento do foguete não depende de estar em contato com um meio ou outro corpo, como acontece com veículos terrestres, navios e aviões, ele pode continuar acelerando mesmo no espaço, enquanto houver combustível em seu reservatório.</p><p>Se quiser adicionar informações a respeito dos combustíveis dos foguetes, o texto abaixo pode ajudar.</p><p>Existem dois tipos de motores de foguetes: os chamados propulsores (combustíveis) sólidos e aqueles que usam propulsor líquido. Muitos foguetes pequenos usam propulsor sólido. Foguetes maiores podem usar uma combinação de combustível sólido e combustível líquido em diferentes estágios. Os impulsionadores (“boosters”) são motores adicionais usados ​​para fornecer impulso extra para a decolagem e são abandonados (jogados fora). Os impulsionadores de combustível sólido são como fogos de artifício: uma vez iniciada a queima, eles não podem ser desligados até que todo o propulsor seja usado.</p><p>2024_EM_V1</p><p>17</p><p>1º estágio</p><p>2º estágio</p><p>3º estágio</p><p>4º estágio</p><p>Reprodução - MODERNA. Disponível em: https://web.moderna.com.br/html/html5/foguete/. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>2024_EM_V1</p><p>18</p><p>AGORA É COM VOCÊ!</p><p>2024_EM_V1</p><p>CANIATO, R. (Re) Descobrindo a astronomia. São Paulo: Átomo, 2013.</p><p>DK. Space: a visual Encyclopedia. EUA: DK, 2010.</p><p>LEMOV, D. Aula nota 10: 49 técnicas para ser um professor campeão de audiência. São Paulo : Da Prosa; Fund. Lemann, 2011.</p><p>LUSA. China prepara lançamento da nave especial tripulada Shenzhou-18. Agência Brasil, 24 abr. 2024. Disponível em: https://agenciabrasil.ebc.com.br/internacional/noticia/2024-04/china-prepara-lancamento-da-nave-espacial-tripulada-shenzhou-18. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>MODERNA. Estágios de lançamento de um foguete, [s.d.]. Disponível em: https://web.moderna.com.br/html/html5/foguete/. Acesso em: 31 jul. 2024.</p><p>RONAN, C. The Golden Book of Astronomy. EUA: Golden Press, 1984.</p><p>SILVA, J. A.; PINTO, A. C.; LEITE. C. Olhando para o céu. São Paulo: Editora do Brasil, 2000.</p><p>Identidade visual: imagens © Getty Images</p><p>Imagem de capa: SEDUC-SP.</p><p>Referências</p><p>2024_EM_V1</p><p>2024_EM_V1</p><p>image2.png</p><p>image3.png</p><p>image4.png</p><p>image5.png</p><p>image6.png</p><p>image7.png</p><p>image8.png</p><p>image9.svg</p><p>image18.png</p><p>image13.jpeg</p><p>image14.png</p><p>image15.svg</p><p>image16.png</p><p>image17.svg</p><p>image19.jpg</p><p>image20.jpg</p><p>image21.png</p><p>image22.jpg</p><p>image23.jpg</p><p>image24.jpg</p><p>image25.png</p><p>image26.svg</p><p>image27.jpg</p><p>image28.jpeg</p><p>image29.jpeg</p><p>image30.jpg</p><p>image31.jpg</p><p>image32.jpg</p><p>image33.png</p><p>image34.png</p><p>image35.png</p><p>image36.jpg</p><p>image37.jpeg</p><p>image38.png</p><p>image39.png</p><p>image40.png</p><p>image41.png</p><p>image42.png</p><p>image43.png</p><p>image44.jpg</p><p>image45.png</p><p>image46.png</p><p>image47.png</p><p>image48.png</p><p>image49.png</p><p>image50.png</p><p>image51.png</p><p>image11.png</p><p>image12.png</p><p>image1.png</p>