• Alta temperatura na termosfera impossibilita as viagens espaciais?


  • Professor, quais são as dificuldades que a termosfera "impõe" às viagens espaciais? Numa publicação de uma página do Facebook que prestava uma homenagem a Margaret Hamilton por esta ter escrito o programa de computador da Apollo 11, um cidadão disse que seria impossível vencer os 2000°C da termosfera, logo nenhum homem foi à Lua. E ainda teve a decência de dizer que nenhum físico era capaz de contornar esse problema. Pelo que pude pesquisar, concluí que problema maior é o atrito com a atmosfera na reentrada, que no caso da Apollo 11, foi resolvido usando-se um escudo térmico ablativo produzido com AVCOAT, uma mistura de resinas sílica e epóxi. Agradeço a atenção dispensada.







    Eu já havia observado pseudo-argumentos contra a possibilidade de qualquer nave cruzar a termosfera. Tal absurdo é encontrado por exemplo nos canais do Youtube dos analfabetos científicos, defensores da estapafúrdia Terra Plana por exemplo. Aliás, os terrachatos também deliram com um domo, talvez constituído pela quinta essência, cobrindo o seu mundo. O domo impediria a passagem de qualquer nave segundo outro pseudo-argumento delirante. Entretanto o domo deve ser aberto pelo deus dos terrachatos para deixar passar os meteoros!  Sobre o Domo da Ignorância e da Fé Demais vide Domo na Antártica é real e há diversos!


    Vou refutar o pseudo-argumento de que sendo a temperatura na termosfera cerca de 2000°C, as naves derreteriam em contato com ela.


    A termosfera é uma região próxima do nosso planeta, que começa a cerca de 85 km de altitude e se estende até cerca de 600 km. É portanto dentro da termosfera que orbita a Estação Espacial Internacional pois sua órbita se encontra a cerca de 340 km de altitude. A densidade da termosfera é no máximo (nas partes inferiores da mesma) cerca de 100 mil vezes menor do que a densidade da atmosfera na superfície do planeta.  Portanto a termosfera é uma região onde existe um gás em baixíssima pressão, é (quase) vácuo.


    Vamos então imaginar que um pedaço de alumínio de 1 cm3 esteja imerso neste gás rarefeito, embora na temperatura de 2000°C.  Imaginemos que inicialmente este pequeno pedaço de metal se encontre a cerca de 20°C. Suponhamos também que este pequeno pedaço de metal pudesse absorver toda a energia disponível em um volume de gás de 1 L, esfriando então o gás, portanto em um volume de gás mil vezes maior do que o volume de alumínio (Esta suposição já é por si só quase impossível de ser concretizada pois as trocas de energia (calor) entre o pedaço de alumínio  e o seu entorno é um efeito de superfície do metal e qualquer gás é péssimo condutor térmico).  Então é fácil demonstrar que a temperatura do pedaço de metal subiria por cerca de 3°C caso ele não perdesse energia por radiação térmica. Nas partes mais altas da termosfera, onde a densidade é ainda menor (um milhão de vezes menor do que a densidade que usamos no cálculo anterior), a temperatura do pedaço de metal aumentaria por 3 milionésimos de grau célsius!


    Ou seja, dado que a termosfera é praticamente vácuo, apesar da alta temperatura, não há energia térmica disponível para aquecer qualquer pedaço de matéria sólida que por ali esteja. Assim sendo não dá para fazer churrasco colocando o espeto com carne para fora da Estação Espacial Internacional e talvez isto explique porque gaúchos ainda não foram até lá. :-)


    Os escudos térmicos das naves são necessários por outra razão que tu bem apontaste. Quando a nave em altíssima velocidade entra em contato com atmosfera das camadas mais baixas e densas, ela perde energia mecânica para o gás atmosférico aquecendo-o por compressão adiabática e aquecendo a própria nave. A propósito vide a postagem do CREF sobre o meteoro que caiu na Rússia em 15/02/2013: Dúvida sobre meteoro: causa do aquecimento e razão da interferência com as telecomunicações.


    “Docendo discimus.” (Sêneca)


     





    Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/



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