SOBRE MPASTRO E RADIOASTRONOMIA
Esta página foi criada a partir do projeto de pesquisa realizado durante o mestrado em ensino de astronomia do MPAstro/UEFS. Do mestrado resultou o desenvolvimento de Produtos Educacionais para a promoção do ensino da Astronomia nas aulas de Física do Ensino Médio e até mesmo no Nível Superior. São apresentadas propostas de produtos didáticos, com sugestão de montagem de artefatos para ilustrar a radioastronomia prática no ambiente de ensino-aprendizagem.
Os produtos educacionais possuem flexibilidade de aplicação e os manuais de construção detalhados são pensados para que o professor tenha recursos e liberdade de escolha, para adaptá-los à execução do seu projeto pedagógico.
Link para a Dissertação (TEDE UEFS):
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Simuladores Experimentais de Radiotelescópios para o Ensino de Astronomia no Nível Médio
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Link para os Roteiros (MPASTRO UEFS):
Roteiros de Construção e de Experimentos: Radioastronomia - Produtos Educacionais
A imagem simplificada de um radiotelescópio típico, representa uma antena parabólica apontada para o Sol. As ondas eletromagnéticas de rádio são refletidas pela superfície parabólica, concentradas no alimentador e acopladas ao circuito receptor de rádio. O receptor é capaz de amplificar sinais muito fracos. Depois de amplificados e filtrados, os sinais podem ser processados e convertidos para serem gravados em sistemas de processamento de dados, ficando disponíveis para análise.
Por que o interesse pelo Espaço Sideral?
Vivemos um momento interessante na história da humanidade. Desde os primeiros testes para a conquista do Espaço, no final dos anos 1950, até o final dos anos 1960, com a chegada do homem à Lua, parecia que estávamos no caminho inevitável de colonizar o nosso satélite natural e logo em seguida chegar a Marte.
Entretanto, fatores diversos - políticos, econômicos, incluindo os altos custos de lançamento dos foguetes e para manutenção da vida fora da atmosfera terrestre, nas condições adversas de alta radiação e microgravidade - concorreram para que os voos tripulados se mantivessem circunscritos à órbita baixa da Terra, na Estação Espacial Internacional (ISS).
Parece ser da natureza humana o desejo por conhecer e desbravar novos territórios. Cada um dos novos mundos que são registrados pelas sondas espaciais, são horizontes potencias para, um dia, serem locais de se estabelecer uma base: para enriquecer a humanidade com novas pesquisas, para obtenção de recursos, para ampliar a presença humana no Sistema Solar e garantir a preservação da humanidade (e de plantas e outros seres vivos que habitarão os novos lugares).
Preocupações éticas - para a adequada preservação dos novos locais de visita ou de bases permanentes - devem estar sempre na consciência desses futuros humanos de nacionalidades do Sistema Solar.
A Educação que, hoje, aos poucos, começa a se preocupar cada vez mais com esses avanços disruptivos, tem um dos mais importantes papéis para promover o sucesso e o desenvolvimento pacífico do nosso futuro.
Por que a Radioastronomia?
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Na astronomia convencional estamos acostumados à utilização das lunetas e telescópios óticos. São instrumentos que permitem vermos com mais detalhes objetos cósmicos distantes.
Aplicando conhecimentos legados das Equações de Maxwell, sobre o eletromagnetismo, a radioastronomia também permite acessarmos informações de objetos localizados no espaço sideral, por meio das ondas de rádio que emitem.
A Radioastronomia estuda a emissão de ondas de rádio pelos objetos celestes e seu instrumento mais icônico é o radiotelescópio. Permite conhecermos melhor os fenômenos cósmicos de modo a complementar as observações óticas, muitas vezes revelando informações inacessíveis no espectro do visível. Conhecemos um Universo que era ignorado até 1931, quando Karl Jansky descobriu as emissões de rádio da Via Láctea.
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A luz e as ondas de rádio são manifestações da radiação eletromagnética, porém com frequências de emissão diferentes. As ondas de rádio ocupam a faixa mais baixa do espectro eletromagnético e podemos captar tais sinais com antenas específicas para cada faixa, de modo a otimizar a recepção.
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O que aprendemos?
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Os radioastrônomos coletam e processam imensas quantidades de dados com as antenas, como as do Radiotelescópio ALMA, Arecibo ou o novo FAST.
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É comum os sinais de rádio serem convertidos em gráficos e em representações de imagens, com as cores indicando algum aspecto relevante no estudo (intensidade do sinal numa região do céu, por exemplo).
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Muitas vezes, ao comparar um objeto cósmico no espectro do visível com a informação de rádio do mesmo objeto, revelam-se aspectos que se traduzem em novas descobertas. Cinturões de poeira em torno de estrelas, por exemplo, podem indicar a formação de planetas.
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Descobrimos emissões da Via Láctea, no anos 1930, com a pesquisa de Karl Jansky;
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Descobrimos as emissões solares, logo após a Segunda Guerra Mundial, com as interferências captadas por radares;
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Descobrimos as emissões de planetas como Júpiter, nos anos 1950. Depois, outros planetas também foram identificados como emissores de rádio, inclusive a Terra;
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A estrutura da nossa galáxia foi definida a partir das emissões de rádio do hidrogênio, abundante no Universo;
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Com a radioastronomia descobrimos a Radiação Cósmica de Fundo em Microondas, nos anos 1960, uma das evidências aceitas para o evento do Big Bang;
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Nuvens interestelares difusas, compostas por moléculas complexas, foram identificadas pela emissão ou absorção de sinais de micro-ondas;
Os pulsares, estrelas de nêutrons remanescentes de supernovas, que giram em alta velocidade, emitindo sinais eletromagnéticos, como se fossem um farol cósmico foram descobertos no final dos anos 1960.
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Também há novas pesquisas em andamento para busca de exoplanetas, que emitam sinais semelhantes aos de Júpiter e Saturno. Busca por componentes moleculares orgânicos, auxiliando à Astrobiologia e a busca por inteligência extraterrestre, com as antenas do projeto SETI.
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Outras aplicações
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A tecnologia desenvolvida para a Radioastronomia é aplicada em outras áreas, alguns exemplos:
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Na medicina, com técnicas de imageamento;
Os sistemas de posicionamento global;
Wi-Fi e telefonia móvel;
Administração de grandes bancos de dados.
SOBRE A RADIOASTRONOMIA EXPERIMENTAL EM VLF
Montagem do kit receptor Inspire VLF-3
Inicialmente, para o projeto de pesquisa, foram realizadas atividades em campo com a radioastronomia experimental, ou amadora. Os rádios utilizados são escolhidos de acordo com a faixa de frequência a ser pesquisada.
Para estudos de emissões atmosféricas da Terra e as interações com o Sol, recomendamos experimentações com receptores da faixa de VLF, Very Low Frequency (3 a 30 kHz). Informações importantes sobre esta pesquisa: VLF Inspire e Stanford VLF Group. No Brasil, o Radiobservatório do Itapetinga realizou observações nesta faixa de frequências e no INPE há pesquisadores nessa área.
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Nas imagens ao lado: o receptor do VLF Inspire, durante a montagem e após testado. Foi utilizado em campo para monitorar sinais atmosféricos, mas a pesquisa foi prejudicada devido às interferências da rede elétrica de 60 Hz.
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SOBRE A RADIOASTRONOMIA EXPERIMENTAL COM ANTENA BANDA Ku
Um dos radiotelescópios experimentais mais comuns é o que utiliza antenas de recepção de TV por assinatura via satélite, na faixa Banda Ku (cerca de 14 GHz, na recepção).
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Com este tipo de radiotelescópio, aproveita-se o refletor e o LNB (Low Noise Block, que amplifica e converte o sinal de micro-ondas para uma faixa de frequência mais baixa), para captar emissões de origem térmica do Sol.
É necessário acoplar um dispositivo denominado Satellite Finder - usado para alinhar a recepção do sinal captado via satélite - bem como uma fonte de alimentação de 12 v.
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Também pode ser retirada amostra do sinal de tensão do medidor do Satellite Finder e interligá-lo a um computador, via placa de som, para análise com o programa Radio-SkyPipe. Com isso, pode-se observar variações da intensidade do sinal em forma de gráfico.
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Nas imagens ao lado: exemplo de captação de origem térmica com o Radio-SkyPipe e teste da antena em campo, com alimentação por bateria de 12 v.
Testes com antena parabólica de 0,6 m, na faixa Ku
SOBRE A RADIOASTRONOMIA EXPERIMENTAL COM O RADIO JOVE
Montagem do kit do Radio JOVE
O Radio Jove Project é uma iniciativa educacional ligada à NASA, que propõe a construção de radiotelescópios experimentais, operando na faixa de 20,1 MHz (+/- 100 kHz). Conta com uma comunidade de radioastrônomos amadores e professores em instituições de ensino diversas, em vários países.
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No portal do Radio Jove, encontramos diversas informações sobre as emissões de rádio de Júpiter e do Sol, bem como da Via Láctea, que podem ser captadas com o Kit que eles fornecem.
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O receptor pode ser adquirido já montado e ajustado ou como um Kit, no qual pode-se incluir o conjunto das antenas dipolo, artefatos que deverão ser montados e ajustados pelo radioastrônomo amador. Requer conhecimentos de eletrônica e noções de Astronomia.
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A captação clara dos sinais cósmicos geralmente não é imediatamente identificada, dependerá muitas sessões de observação prática. Isso ocorre porque as emissões da Via Láctea exigem sessões de gravação por longos períodos, em um ambiente com baixos ruídos de interferência. Para minimizar as interferências e calibrar o receptor, recomenda-se adquirir também o calibrador com filtro que o Radio Jove fornece.
As observações solares nesta faixa de frequência dependem do comportamento do Sol, de seus períodos de maior ou menor atividade. São frequentes as captações solares do Tipo III, que começam em altas frequências e derivam para frequências mais baixas, as decamétricas, com duração de 30 s a 1 minuto (FLAGG, 2005, p. 5-6).
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Quanto a Júpiter, para observações do planeta, na faixa de 20,1 MHz, as gravações devem ser à noite, quando a ionosfera se trona mais transparente para esta região do espectro eletromagnético. Com o receptor do Radio Jove é fornecido um programa para as previsões de emissões de rádio. Descobriu-se que o satélite natural Io exerce influência em certos tipos de emissão, que foram denominadas Io-A, Io-B e Io-C, de acordo com as coordenadas de observação do sinal.
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Nas imagens ao lado: montagem do kit Radio Jove, detalhe do receptor; montagem do conector central de uma das antenas dipolo de meia-onda para 20,1 MHz; uma das antenas dipolo, montada na Bahia, após sessão de monitoração solar; tela de captura de emissão solar, registrada com o programa Radio-SkyPipe, no detalhe da imagem, com outro programa, o Radio-Jupiter Pro, vemos o lóbulo da antena com a indicação do Sol (pequeno círculo amarelo) no seu campo de recepção.
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Emissões solares deste tipo podem ser confirmadas no repositório de eventos da NOAA (EUA). Observações de Júpiter também podem ser confirmadas no Observatório de Nançay (França), em tempo real, quando disponíveis em sua página.
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Organização do kit do Radio Jove, para a Radioastronomia Experimental
Uma das antenas dipolo do Radio JOVE
Registro de emissão solar tipo III, usando Radio-SkyPipe, e com Radio JOVE
Setup de teste com receptor do tipo SDR (rádio definido por software)
EDUCAÇÃO
INTERESSES EM PESQUISAS
Exploração do Sistema Solar
O primeiro passo rumo às estrelas.
2015 - 2017
Universidade Estadual de Feira de Santana
Mestrado em Ensino de Astronomia.
Exoplanetas
Descoberta de novos sistemas planetários.
SETI
A busca por inteligência extraterrestre.
Tecnologia
Com desenvolvimento sustentável.
2006 - 2011
Universidade do Estado da Bahia
Pedagogia.
1984 - 1988
Escola Técnica Federal da Bahia
Eletrônica.