“Por dentro da ciência” do Instituto Americano de Física (25/10/09)

Relatório Põe os EUA em uma Encruzilhada com Relação ao Voo Espacial Tripulado

A questão subjacente do relatório e das discussões sobre destinos e custos é básica: Por que mandar pessoas ao espaço?

25 de outubro de 2009
Por Jim Dawson
Inside Science News Service
 
WASHINGTON
(ISNS) — Quando Norman Augustine apresentou o relatório de 154 páginas da Comissão de Revisão do Programa de Voos Espaciais Tripulados na quinta-feira, o presidente da comissão não deixou qualquer dúvida quanto ao fato de que o programa da NASA está com problemas.

 
“O programa de voos espaciais tripulados dos EUA parecem estar em uma trajetória insustentável. Ele está perpetuando a perigosa prática de perseguir metas que não se adequam aos recursos disponíveis”, declaram secamente as primeiras frases do relatório.
 
Augustine, o antigo CEO da Lockheed Martin que conduziu um estudo memorável em 1990 sobre o futuro do programa espacial americano, foi igualmente franco durante as audiências do Congresso, depois que o comitê divulgou uma sinopse do relatório em setembro. “O programa atual que estão tentando implementar, não é executável”, disse ele aos membros do Comitê de Ciência e Tecnologia do Congresso. “Existe uma defasagem entre a tarefa a ser realizada e as verbas para realizá-la”.
 
A conclusão básica do relatório é que o atual programa de voos tripulados – direcionados a retornar à Lua na metade da década de 2020 e, daí, prosseguir para Marte – não terá sucesso sem verbas adicionais de US$ 3 bilhões anualmente. Augustine observou, durante seu depoimento, que, se a NASA prosseguir no caminho atual, estabelecido pela administração anterior em 2004, eventualmente vai “cair de um precipício” devido à falta de verbas.
 
O relatório questiona se o atual programa “Constellation” está com o foco adequado, mas também observa que, não importa qual a opção for selecionada pelo governo para ir além da órbita-baixa da Terra, a NASA precisará de cerca de US$ 30 bilhões em verbas adicionais na próxima década para obter voo tripulado com sucesso.

 O programa de voos tripulados da NASA está em uma encruzilhada. Quase quatro décadas após os últimos astronautas decolarem da superfície da Lua, o programa espacial americano ficou empacado na órbita-baixa da Terra. Muito se aprendeu acerca de construir coisas no espaço, mas pouca ciência significativa ou exploração verdadeira foram realizadas por astronautas.
 
A sombria avaliação do atual programa não foi bem recebida pela congressista (Rep) Gabrielle Giffords, de Nevada, que presenciou o depoimento de Augustine em setembro. “Eu estou zangada”, Giffords disse a ele na ocasião. Giffords — a única congressista casada com um astronauta — declarou que o relatório não só deixou de apresentar um caminho para “assegurar um programa de voos tripulados robusto e significativo”, como também perdeu terreno por causa de sua avaliação negativa do atual programa.
 
O relatório completo, apresentado na quinta-feira, pouco serviu para aplacar Giffords.
 
“Quando o Congresso redigiu e aprovou o orçamento para a NASA no ano passado, antecipou essencialmente todas as questões ruminadas pela comissão
Augustine neste verão”, declarou Giffords. “O Congresso já tomou sua decisão sobre as questões consideradas pela comissão. Todos sabemo que é necessário fazer, então vamos por mãos à obra e parar de contemplar nossos umbigos coletivos”.
 
Porém os 10 membros da comissão Augustine observam que ir em frente não é tão simples. O programa “Constellation” prevê que pessoas voltem à Lua e estabeleçam lá uma base, antes de seguir para Marte. Segundo esse plano, os ônibus espaciais serão aposentados em 2010 e a Estação Espacial Internacional (ISS) será tirada de órbita em 2016, caindo no Oceano Pacífico. O foguete Ares I está sendo desenvolvido para transportar a nova espaçonave Orion para dar apoio à ISS, depois que o programa de ônibus espacial for terminado, entretanto a má alocação de verbas e os atrasos no desenvolvimento provavelmente significarão que o Ares I não estará pronto para o lançamento até bem depois do previsto para o desarmamento da estação espacial.
 
Embora o relatório final não faça recomendações específicas,
Augustine observa que o Ares I não é necessário e que os esforços deveriam ser redirecionados para um foguete pesado de lançamento que se adequasse mais aos planos da NASA de missões de longo alcance. Esse foguete Ares V, maior, faria o que os velhos foguetes Saturno fizeram durante a era Apollo: levar pessoas à Lua. Se o problema das verbas for solucionado e as pessoas estabelecerem uma presença na superfície lunar, então a NASA passaria a olhar adiante, na direção de Marte – o que o relatório acha factível.
 
Durante a conferência de imprensa da quinta-feira, Augustine continuou a insistir na opção flexível, proposta pela comissão, que requer uma pletora de missões empregando o foguete maior, Ares V. As pessoas poderiam ir a um asteróide próximo da Terra, orbitar Marte, pousar em uma das luas de Marte, ou mesmo visitar os Pontos Lagrangianos, regiões estáveis do espaço próximo onde a atração da gravidade da Terra, Lua e Sol se equilibram.
 
Augustine concorda com a maior parte dos advogados das missões tripuladas que acreditam que a principal meta é colocar pessoas em Marte, porém deixou claro que a comissão não acredita que estejamos tecnologicamente preparados para ir diretamente para lá.
 
O que o relatório deixa claro é que, para que as pessoas venham a explorar o Sistema Solar, são necessários bilhões de dólares a mais. Subjacente ao relatório da comissão e às discussões sobre destinos e custos, está a questão básica: por que enviar pessoas para o espaço?
 
Augustine concede o voo tripulado não pode ser justificado pela ciência, pela tecnologia, ou outros progressos diretos obtidos a partir do envio de pessoas para o vazio. Segundo ele, “é necessária uma motivação maior”, para justificar o programa.
 
Um estudo recente sobre os voos espaciais tripulados, realizado pelos experts em política do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), lida precisamente com essa questão.
 
“A ciência nunca é a razão principal para enviar pessoas ao espaço; portanto, se vamos fazer isso, vamos fazê-lo por outras razões”, afirma David Mindell, o diretor do Grupo de Pesquisa sobre Espaço, Política e Sociedade do MIT em Cambridge, Mass. Mindell presidiu um estudo do MIT que auxiliou a definir objetivos que só podem ser alcançados através de voos espaciais tripulados, que incluem exploração, orgulho nacional e prestígio e liderança internacionais. Ciência, desenvolvimento econômico, novas tecnologias e educação, todos foram classificados como objetivos secundários pelo estudo do MIT. “Trata-se de um julgamento de valores”, declarou Mindell.
 
Augustine declarou repetidamente que, seja qual for o montante de verbas que o Congresso destinar ao programa de voo espacial tripulado da NASA, é importante criar uma firewall entre esse programa e os programas de ciências. Os cientistas tem se queixado repetidamente, ao longo dos anos, que a agência espacial desviou fundos das missões científicas não-tripuladas para cobrir as carências no programa de voo espacial tripulado.
 
Quanto à possibilidade da administração Obama e o Congresso extinguirem os voos tripulados, Mindell é cético:

— Eu não acredito que isso vá acontecer. Nenhum presidente tem interesse em acabar com isso. Temos que presumir que haverá um programa de voo espacial tripulado, portanto a questão é: “Qual é o programa certo?”

 
Augustine declarou que a Casa Branca recebeu o relatório e que a comissão estará disponível para discutí-lo. Segundo ele, “não vamos fazer lobby por coisa alguma”.
 
A administração declarou que vai revisar a análise da comissão, no entanto a decisão final será responsabilidade do presidente Obama decidir qual das opções sugeridas pela comissão – todas elas dispendiosas – será escolhida. 

Este texto é fornecido para a media pelo Inside Science News Service, que é apoiado pelo Instituto Americano de Física (American Institute of Physics), uma editora sem fins lucrativos de periódicos de ciência.
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“Por dentro da ciência” do Instituto Americano de Física (22/10/09)

Inside Science News Briefs
22 de outubro de 2009
Por Jim Dawson
Inside Science News Service

Nano Partículas Aceleram o Crescimento das Plantas

WASHINGTON (ISNS) — Sementes de tomate expostas a nano-partículas na forma de nano-tubos de carbono que têm somente 1/50,000 da espessura de um cabelo humano, brotaram antes e cresceram mais rápido, uma descoberta que os pesquisadores estão chamando de “um passo na direção das metas da nano-agricultura”.

Cientistas da Universidade de Arkansas em Little Rock misturaran
nano-tubos com sementes de tomate e descobriram que os nano-tubos “afetam de maneira significativa a atividade biológica [das sementes], provavelmente pelo aumento da quantidade de água que penetra nas sementes durante o período de germinação”.

Os cientistas descobriram que as sementes misturadas aos nano-tubos acumularam 57,6% da umidade a que estavam expostas, enquanto que as sementes normais absorveram apenas 38,9%. As sementes expostas brotaram duas vezes mais rápido que as normais e pesavam o dobro, devido ao aumento na absorção de água.

O mecanismo pelo qual as nano-partículas causam ou ajudam na absorção de água, ainda não está claro, segundo os cientistas, entretanto eles observam que “o efeito postitivo… na germinação das sementes pode ter uma grande importância econômica para a agricultura, horticultura e o setor de energia, na produção de bio-combustíveis”. 

O estudo será publicado na edição de outubro de ACS Nano.

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Derretimento das Geleiras Libera Poluentes Congelados

WASHINGTON (ISNS) — À medida em que as geleiras dos Alpes continuam a derreter com o aquecimento do clima da Terra, os pesquisadores descobriram que altos níveis de poluentes orgânicos nelas depositados estão fluindo para os límpidos lagos glaciais.

Os poluentes, que incluem dioxinas, PCBs e organoclorados, foram descobertos em um estudo feito no Lago Overaar, alimentado pelas geleiras, nos Alpes Berneses na Suíça, pelos cientistas do Instituto de Química e Bioengenharia em Zurique.

 O fluxo de organoclorados para o lago é igual ou maior do que era nas décadas de 1960 e 1970, quando  foi maior a liberação destes na atmosfera, diz o estudo.

O estudos, publicado na edição de novembro de Environmental
Science and Technology
, observa que, desde 1999, as 1.500 geleiras nos Alpes Suíços encolheram em 12%.

“Considerando o corrente aquecimento global e a aceleração do degelo em massa das geleiras previsto para o futuro, nosso estudo indica o potencial para severos impactos ambientais nas áreas montanhosas virgens”, afirmaram os cientistas.

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Vinho Tinto, Vinho Branco, Peixe e Ciência

WASHINGTON (ISNS) — A milenar regra de combinar o vinho com o prato – vinho tinto com carnes e vinho branco com peixe – tem, na verdade, uma explicação científica, segundo dois cientistas que trabalham com a
Mercian Corporation, uma produtora e distribuidora de vinhos do Japão.

A pesquisa, publicada no Journal of Agricultural and Food
Chemistry
, descobriu que pequenas quantidades de ferro, encontradas em muitos vinhos tintos, deixam aqueles que comem peixe com um gosto de peixe na boca por muito tempo.

Os pesquisadores fizeram provadores de vinho testar amostras de 36 vinhos tintos e 26 vinhos brancos, enquanto jantavam vieiras. Os vinhos vinham de variados países de origem, eram de diferentes tipos e safras, porém as amostras que continham ferro foram as que consistentemente foram associadas com um persistente gosto de peixe.

Quando os cientistas aumentaram a quantidade de ferro em um vinho em particular, a sensação de persistência do gosto aumentava. Essas mesmas sensações deixaram de existir quando se acrescentou uma substância que se liga ao ferro aos vinhos

Quando se mergulhou o peixe em vinho com alto teor de ferro, foram encontradas várias substâncias associadas ao gosto de peixe, em quantidades muito aumentadas.


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Memórias de uma espuma metálica

[Traduzido de: Metallic Shape-Memory Foam Shows Giant Response to Magnetic Fields ]

Original em inglês de Holly Martin, National Science Foundation

Liga “inteligente” se estica e se contrai em quase 10%

Optical micrograph showing the small and large pores (black) within the Ni-Mn-Ga alloy (white).

Espumas metálicas porosas são feitas em um processo de duas etapas.
Créditos e imagem ampliada

16 de outubro de 2009

Por coincidência, dois amigos, entre os 3.000 cientistas que compareceram ao Encontro de Outono da Sociedade de Pesquisas de Materiais em 2006 em Boston, se encontraram no lado de fora do Hynes Convention Center. Peter Müllner e David Dunand se formaram ambos no Instituto Federal de Tecnologia da Suíça (ETH) em Zurich.

Müllner, agora na Boise State University, estava pesquisando ligas magnéticas que mudavam de formato na presença de um campo magnético. Enquanto isso, Dunand, na Northwestern University em Chicago, ganhou experiência com espumas metálicas – materiais porosos de baixo peso que, algumas vezes, se parecem com uma esponja – particularmente sobre esponjas de ligas com memória de formato que mudam de formato com a temperatura.

Müllner recorda: “David estava com pressa para apanhar seu avião, mas tiramos alguns minutos para conversar sobre nossos trabalhos em curso. David me perguntou: ‘O que você pensa que poderia acontecer se nós fizéssemos uma espuma dessa sua liga com memória de formato magnética?’ Eu respondi que isso poderia resolver o problema dos policristais”.

Ligas com memória de formato magnéticas (Magnetic shape-memory alloys = MSMAs), são cristais sólidos feitos de uma combinação de materiais que reagem a campos magnéticos se esticando ou se contraindo, de forma não muito diferente de um músculo. Esses materiais são úteis para diversos empregos onde um dispositivo de comutação mecânico tem que ser acionado por um sinal elétricos e vice versa.

A quantidade de esticamento ou encolhimento exibido por essas ligas é chamado de deformação induzida por campo magnético (magnetic field-induced strain = MFIS). Então, por exemplo, com uma MFIS de 10%, uma haste com um pé (33 cm) de comprimento pode esticar ou encolher por mais de uma polegada (2,56 cm). Em algumas ligas, quando o campo magnéticos é retirado, o material volta a seu formato original: em outras, o campo tem que ser invertido.

A MFIS de uma liga depende de como os átomos se cristalizam quando o material fundido se resfria e solidifica. Existem dois tipos básicos de cristais: monocristais, que se parecem com grandes pedras preciosas, e policristais que contém milhões, ou até mesmo bilhões, de pequenos cristais, chamados grãos.

Müllner explica que “os átomos em um monocristal ficam organizados em padrões estritamente periódicos, algo como lajotas assentadas no mesmo padrão sobre o piso de toda uma casa”.

“Em um policristal, a orientação do padrão dos átomos muda de um lugar para outro, com as fronteiras os contornos de grãos [obrigado, Felipe!] formando linhas ou planos entre os pequenos cristais”, continua ele. “Pense no mesmo tipo de lajota instalado por toda a casa, mas desta vez com uma orientação diferente em cada cômodo, com as juntas correndo em direções diferentes”.

Os monocristais demoram mais para serem fabricados e custam mais do que os policristais. Müllner explica: “Quando se funde policristais, a liga só precisa ser mantida por poucos minutos em temperaturas muito altas (acima dos 1.000 °C). Já os monocristais precisam ser mantidos nessas temperaturas extremas por dias, o que consome uma enorme quantidade de energia elétrica”.

Segundo Müllner, todas as ligas feitas por processos convencionais, tais como fundição e forjamento, são policristais, o que leva a um problema: as MSMAs não reagem aos campos magnéticos tão bem como os monocristais.

Mas o comentário de Dunand fez Müllner compreender que poderia ser possível criar um material policristalino com uma MFIS maior, se o convertesse em espuma metálica.

Criando Espuma Metálica

Optical micrograph of polished cross-section of dual-pore sized Ni-Mn-Ga shape memory foam.

Ligas magnéticas com memória de forma reagem a campos magnéticos se expandindo ou se contraindo.
Créditos e imagem ampliada

O termo “espuma metálica” parece uma contradição. No entanto, ligas metálicas fundidas, tanto com bolsões preenchidos por gás, como com poros abertos, têm sido levadas em conta para muitas aplicações, tais como aeronaves, que necessitam de resistência combinada com peso leve.

De acordo com Dunand, espumas metálicas porosas são feitas em um processo com duas etapas. Primeiro, os pesquisadores criam um molde negativo, aquecendo uma cerâmica em pó, até que ela forme um corpo rígido com vários poros abertos. Em seguida, eles derramam uma liga metálica fundida bem dentro dos poros. Depois que a liga se solidifica em forma cristalina, a forma de cerâmica é dissolvida por uma solução ácida, deixando um arranjo de finas hastes metálicas que lembram uma esponja.

Após criar a esponja, os cientistas precisam “adestrar” a mesma para realizar seus truques magnéticos. Müllner relata: “Nós aplicamos repetidamente um campo magnético e uma carga mecânica, à medida em que aquecemos e resfriamos o material. Como resultado, o material começa a se deformar cada vez com mais facilidade e em maiores quantidades. Durante esse processo, a micro-estrutura interna do material se modifica, o que quer dizer que o número, a orientação e a mobilidade de certas fronteiras especiais dos grãos – as assim chamadas “fronteiras gêmeas” “maclas” [obrigado Felipe!] – se modificam”.

Resultados Promissores

Dunand e Müllner decidiram-se por cooperar neste problema, coemçando com espuma feita de Ni-Mn-Ga, uma liga de níquel, manganês e gálio. Dunand relata: “Três meses depois, nós tínhamos os primeiros resultados: uma patente, uma verba-prêmio da Fundação Nacional de Ciências e um artigo publicado em Physical Review Letters“.

No entanto, a deformação total da espuma obtida ainda era relativamente pequena. Para a próxima fase de suas pesquisas, eles decidiram fazer a espuma com dois tamanhos diferentes de poros: alguns de cerca do tamanho dos grãos cristalinos e outros menores que os grãos. “Para produzir espuma, tanto com poros grandes como pequenos, misturamos dois pós cerâmicos para criar um correspondente molde negativo”, lembra Dunand.

Os resultados, publicados em Nature Materials, foram melhores do que os pesquisadores esperavam. Com os poros de um único tamanho, eles obtiveram uma MFIS de apenas 0,12%, o que equivale a uma haste de um pé (33 cm) capaz de esticar cerca de um centésimo de polegada (0,256 mm). Porém, com dois tamanhos diferentes de poros, a  MFIS aumentou para algo entre 2,0 a 8,7 %, o que significa a mesma haste esticando de 1/4 de polegada (6,4 mm) a uma polegada (25,6 mm).

Pondo a Espuma para Trabalhar

Ligas com memória de formato tem sido usadas em sensores e controladores mecânicos de todos os tipos. No entanto, ainda não existem no mercado dispositivos comerciais que empreguem espumas de MSMAs, segundo Dunand.

Ele diz: “Posso imaginar que a refrigeração magnética pode se tornar a primeira aplicação tecnológica da espuma magnética com memória de forma. Quando a espuma se torna magnetizada, ela se aquece. Inversamente, quando ela é desmagnetizada, se resfria”.

“Os vários poros na espuma fornecem uma grande área de superfície, o que acelera a troca de calor e, dessa forma, a eficiência. E, como a energia magnética pode ser facilmente produzida com energia elétrica, isso torna a espuma atraente para uma tecnologia verde de refrigeração”.

A equipe de pesquisadores também incului Markus Chmielus e C. Witherspoon, da Boise State University, e X.X. Zhang, da Northwestern University.


“Por dentro da ciência” do Instituto Americano de Física (16/10/09)

Inside Science News Briefs

A Física de uma Ruga no Tapete
Estudar tapetes é ciência de verdade!

16 de outubro de 2009
Por Mike Lucibella
Inside Science News Service

WASHINGTON (ISNS) — Os cientistas muitas vezes fazem sacrifícios por seu trabalho. O físico Dominic Vella cortou o tapete de seu banheiro em tiras e o co-autor de L. Mahadevan ficou sem sua estante de livros. Com esses sacrifícios, as duas equipes foram capazes de coletar informações suficientes para revolucionar a compreensão mundial acerca da física de tapetes enrugados.

Os resultados, que serão publicados em dois artigos diferentes na edição de segunda-feira de Physical Review Letters, descrevem tudo acerca de rugas em tapetes, inclusive como elas se formam, como elas se movem e o que acontece quando elas interagem.

“Nós fomos motivados por uma velha analogia que usa uma ruga em um tapete para explicar como certos defeitos em um cristal se movem”, explicou Mahadevan que é da Universidade Harvard em Cambridge, Mass. “O próprio fenômeno não tinha sido bem estudado, de forma que nós decidimos gastar algum tempo com ele”.

O jeito pelo qual uma ruga no tapete se move ao longo de um piso, já foi comparado às maneiras pelas quais se movem as placas tectônicas, as membranas das células deslizam e os vermes rastejam. A fricção torna difícil arrastar um tapete grande, porém, quando há uma ruga no material, a ruga pode facilmente rolar pela extensão do tapete, movendo consigo o próprio tapete.

“Isso é usado como analogia para muitas coisas na física”, observa
Vella, da Universidade de Cambridge no Reino Unido,  acrescentando que, para ter certeza que essas analogias são corretas, “temos que primeiro entender a física das rugas no tapete”.

A equipe de Vella estudou a forma que as rugas assumem, o quanto elas mantém essas formas e quão rápido estas se movem ao longo de uma superfície plana. Primeiramente, Vella e sua equipe estudaram tapetes de borracha de diferentes espessuras em várias superfícies planas. Depois de observar como uma rugas se formava no tapete sobre madeira, lixa e metal, a equipe comparou o comportamento do tapete do banheiro do próprio
Vella sobre as mesmas superfícies. Para ver como essas rugas se moviam, a equipe usou uma câmera de alta velocidade para filmar os tapetes, enquanto um membro da equipe agitava uma extremidade para cima e para baixo.

Eles descobriram que as rugas maiores tinham mais facilidade em se manter, não importando sobre qual tipo de superfície o tapete estivesse. Rugas menores ficavam rapidamente alisadas, a menos que houvesse muita fricção as separando da superfície abaixo. Para a maioria dos tipos de tapete que Vella testou, as rugas se movem a cerca de um metro por segundo, embora as menores tendam a se mover mais rapidamente do que as grandes. Quando duas rugas colidem, se combinam para formar uma maior que se move ainda mais depressa.

Já a equipe de Mahadevan pesquisou como a gravidade empurra uma ruga por uma rampa abaixo. Ele colocou uma folha de borracha enrugada na estante de livros tirada de seu escritório e a inclinou até que a ruga começasse a rolar por conta própria. Ele descreve em detalhes a velocidade e o formato das rugas, e os ângulos em que os diferentes tamanhos começaram a rolar.

Ambas as equipes planejam explorar mais ainda o novo campo da mecânica dos tapetes. Com base nos resultados obtidos até agora, os físicos podem continuar usando a analogia dos tapetes enrugados.


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“Por dentro da ciência” do Instituto Americano de Física (15/10/09)

Inside Science News Briefs

15 de outubro de 2009
Por Jim Dawson
Inside Science News Service

EU PERGUNTEI: EM QUE VOLUME ESTÁ SEU iPOD!?

WASHINGTON (ISNS) — Depois de pedir a um grupo de estudantes secundaristas para ouvir o rock “Summer of 69” de Brian Adams em seus iPods ou outros aparelhos pessoais de som, os pesquisadores da Universidade do Sul do Mississippi em Hattiesburg verificaram o volume dos aparelhos e descobriram de cerca de 55% dos secundaristas atuais podem vir a sofrer perdas permanentes na audição.

Em um artigo a ser apresentado no próximo encontro da Sociedade de Acústica da América, os pesquisadores afirmam que 57% dos estudantes ajustou seus players em volume “muito alto“ (mais do que 85 decibéis). Vinte e seis por cento ajustaram seus aparelhos para níveis “altos”, entre 70 e 85 decibéis, e apenas 19% escutavam em volumes moderados, abaixo de 70 decibéis.

“Nenhum dos examinados apresentou perda de audição significativa”, disseram os pesquisadores acerca dos 31 estudantes testados, “mas se deve observar que esses indivíduos possuem [aparelhos de som pessoais] a menos de três anos e, portanto, ainda não sofreram uma exposição suficiente para causar perdas de audição permanentes”.

Os pesquisadores observam que qualquer coisa acima de 85 decibéis por mais de 8 horas é considerado perigoso. Quando se permitia aos estudantes escolherem as próprias músicas, o rock era tocado em até 107 decibéis, enquanto que o rap chegava a100 db. Os volumes médios mais altos, no entanto, foram os usados pelos estudantes que ouviam música pop [88db] e country [89db].

UM HOMEM PODE FALAR COMO UMA MULHER?

Quando os homens tentam imitar a voz de uma mulher, tipicamente elevam suas vozes a um timbre mais alto e, no fim, acabam soando como um homem imitando uma mulher. Na verdade, treinar um homem para “soar” como uma mulher é tremendamente difícil e não tem muito a ver com o timbre, de acordo com um artigo de James Dembowski, pesquisador na Universidade Texas Tech em San
Antonio. “Embora seja verdade que as mulheres tendem a ter vozes mais agudas do que os homens, para uma mulher soar feminina é preciso bem mais”, diz Dembowski em uma versão popular de seu artigo bem mais técnico que será apresentado no encontro da Sociedade Acústica da América em San Antonio, Texas.

O trabalho de Dembowski se baseia em um estudo de um caso de mudança de sexo de masculino para feminino. “Depois do tratamento hormonal e do procedimento cirúrgico, ela veio à clínica interessada em desenvolver uma voz mais feminina”, relata o cientista. Ele descobriu que a mulher, identificada como Srta. J., falava muito depressa, enquanto algumas pesquisas mostravam que as mulheres tendem a falar mais devagar do que os homens 

Durante seis meses, uma equipe de pesquisadores diminuiu o ritmo de sua fala, abrandou o “rosnado” – um som gutural produzido pelos homens quando deixam o timbre cair no fim de uma frase – e trabalharam sobre os padrões de ênfase da Srta. J. Dembowski diz que os homens enfatizam os sons variando o volume das palavras que falam, enquanto as mulheres o fazem mudando o timbre ou melodia.

Mulheres que mudam de sexo não encontram o mesmo grau de dificuldade, porque a terapia hormonal faz com que a voz fique mais grave. A voz não muda na transição de homem para mulher, segundo ele. Será, então, possível ensinar a um macho biológico a soar como mulher de maneira convincente?

“Sim, mas dá um enorme trabalho”, conclui Dembowski.

AS BALEIAS TRAVAM CONVERSAS POLIDAS

Os cientistas estão começando a serem capazes de identificar individualmente as baleias, com base no padrão único dos cliques que elas produzem para se comunicarem com as outras baleias, e uma extensão dessa pesquisa descobriu que as baleias, quando estão em grupo, parecem variam os intervalos desses cliques para evitarem que uma interrompa a outra.

Natalia Sidorovskaia, da
Universidade de Louisiana em Lafayette, se pergunta em um artigo: “Um dos aspectos intrigantes da identificação individual é o estudo da comunicação social e das boas maneiras acústicas, ou seja: as baleias são boas ouvintes, ou uma interrompe a outra?”  

Para estudar os cliques das baleias, que são rápidos e aparentemente confusos quando se sobrepõem, o grupo de pesquisa de Sidorovskaia desenvolveu ferramentas para descobrir os ritmos dos cliques de cachalotes e baleias-bicudas, e associar estes com os indivíduos. A conclusão, que vai ser apresentada na próxima semana no encontro da Sociedade Acústica da América em San Antonio, Texas, foi que “as baleias são ouvintes educadas: não interrompem uma à outra”.


Este texto é fornecido para a media pelo
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Alice vai te mandar para o espaço!


Purdue University

[ Livremente traduzido de: New aluminum-water rocket propellant promising for future space missions ]


IMAGEM:

O foguete de testes lançado pela Universidade Purdue.

Imagem ampliada e mais informações.

WEST LAFAYETTE, Ind. – Pesquisadores estão desenvolvendo um novo propelente de foguetes feito de uma mistura congelada de água e pó de “alumínio em nano-escala” que polui o meio ambiente menos do que os propelentes convencionais, e que pode ser  fabricado na Lua, em Marte e outros corpos celestes que tenham água.

O propelente de gelo-com-alumínio (aluminum-ice, ou ALICE),  pode ser usado para lançar foguetes em órbita ou para missões espaciais de longas distâncias, assim como gerar hidrogênio para células de combustível, afirma Steven Son, professor associado de engenharia mecânica na Universidade Purdue.

Purdue está trabalhando em conjunto com a NASA, o Escritório da Força Aérea para Pesquisa Científica e a Universidade do Estado da Pennsylvania para desenvolver ALICE, que foi usado neste ano para lançar um foguete de 2,70 m (9 pés). O foguete alcançou uma altitude de 430 m (1.300 pés) sobre as fazendas Scholer da Purdue, a cerca de 20 km do campus.

Son declarou: “Trata-se de uma prova de conceito. Ele pode ser melhorado e transformado em um propelente prático. Teoricamente, também poderia ser fabricado em lugares distantes, tais como a Lua ou Marte, em vez de ser levado para lá com altos custos”.

As descobertas feitas por sondas espaciais indicam a presença de água em Marte e na Lua, bem como é possível a existência de água em asteróides, outras luas e outros corpos do espaço, segundo Son, que também é professor associado convidado de aeronáutica e astronáuitca.

O diminuto tamanho das partículas de alumínio, que têm um diâmetro de cerca de 80
nanômetros (bilionésimos de metro), é a chave para o desempenho do propelente. As nano-partículas queimam mais depressa do que partículas maiores e permitem um melhor controle da reação e do empuxo do foguete, explica Timothée Pourpoint, professor pesquisador associado da Escola de Aeronáutica e Astronáutica.

Poutpoint prossegue:”Esse propelente é considerado ‘verde’, uma vez que produz essencialmente gás de hidrogênio e óxido de alumínio. Em constraste, cada voo do ônibus espacial consome cerca de 773 toneladas do oxidante perclorato de amônia nos foguetes auxiliares de combustível sólido. Cada um dos exaustores produz imediatamente cerca de 230 toneladas de ácido clorídrico em cada voo”.

O ALICE fornece o empuxo através de uma reação química entre a água e o alumínio. Quando o alumínio entra em ignição, as moléculas de água fornecem o oxigênio e o hidrogênio para alimentar a combustão até que todo o pó seja consumido.

“O ALICE pode, algum dia, substituir alguns propelentes sólidos ou líquidos e, quando for aperfeiçoado, pode conseguir um desempenho melhor do que os propelentes convencionais”, diz
Pourpoint. “Ele é tmabém extremamente seguro enquanto congelado porque é difícil de entrar em ignição por acidente”.

Son acrescenta que as pesquisas estão ajudando a treinar uma nova geração de engenheiros nas universidades, na indústria, para a
NASA e os militares. Mais de uma dúzia de estudantes de pós-graduação  trabalharam no projeto. Ele diz que “é pouco comum para os estudantes conseguir esse tipo de treinamento completo e avançado – desde os conceitos científicos básicos até um veículo de lançamento, testado e lançado. Isso cobre todo o espectro”.

As descobertas da pesquisa foram detalhados em artigos técnicos apresentados neste verão (Hemisfério Norte) durante uma conferência do Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica. Os artigos serão publicados no ano que vem, nos anais da conferência.

Na Universidade Penn State os estudos são supervisionados pelo professor de engenharia mecânica Richard Yetter e o professor assistente Grant Risha.

A parte da pesquisa da Purdue tem sua base no Laboratório Maurice J.
Zucrow da Universidade, onde os pesquisadores criaram uma célula de testes e uma sala de controle para os testes do foguete. O local de lançamento do foguete foi a instalação mantida pela Escola de Medicina Veterinária da Purdue. Purpoint observa: “Um local de lançamento perto do campus facilitou enormemente este projeto”.

Outros pesquisadores já tinham usado partículas de alumínio em propelentes, mas usualmente se tratava de partículas maiores, da ordem de mícrons, enquanto que o novo propelente contém apenas nano-partículas.

Os fabricantes apenderam, na década passada, a fazer nano-partículas de alumínio de melhor qualidade do que no passado. O propelente precisa estar congelado por dois motivos: precisa estar sólido para permanecer intacto enquanto sujeitado às forças do lançamento, e para assegurar que ele não comece a reagir lentamente antes de ser usado.

Tendo inicialmente a forma de uma pasta, o propelente é inserido em um molde cilíndrico com uma haste de metal através do eixo central. Depois que é congelado, se remove a haste, deixando uma cavidade no eixo central do cilindro de propelente sólido. Um pequeno motor de foguete é aceso, enviando gases quentes pelo orifício centrasl, fazendo com que o ALICE queime de maneira uniforme.

“Este é essencialmente o mesmo procedimento básico usado nos foguetes auxiliares de combustível sólido do ônubus espacial”, explica Son. “Um acendedor elétrico causa a ignição de um pequeno motor que, por sua vez, acende um motor maior”.

O trabalho futuro vai se focalizar no aperfeiçoamento do propelente e pode, também, explorar a possibilidade de criar um propelente em gel que empregue as nano-patículas. Um tal gel se comportaria como um combuistível líquido, tornando possível variar a taxa de admissão na câmara de combustão, para acelerar e descelerar o motor, e aumentar o alcance do veículo.

Um propelente em gel também poderia ser misturado com materiais contendo maiores quantidades de hidrogênio, que poderia ser usado para células de combustível de hidrogênio, além de motores de foguetes, acrescenta Son.

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Veja o vídeo do teste do foguete:
http://www.youtube.com/watch?v=-b7siH1Ausc


Oh, não!… Monopolos magnéticos de novo!…

(Calma! Não são monopolos magnéticos de verdade! Mas são muito parecidos…)

National Institute of Standards and Technology (NIST)

Primos em larga-escala dos elusivos “monopolos magnéticos” descobertos pelo NIST

FIGURA:
Monopolos Magnéticos são criados quando o spin de um íon em um vértice de um cristal de gelo de spin é invertido, criando um monopolo (a esfera em vermelho) e o monopolo adjacente (esfera em azul)

Imagem ampliada e maiores informações.

Qualquer criança pode dizer que um magneto tem um polo “norte” e um polo “sul’, e que, se você quebrá-lo em duas partes, você invariavelmente ficará com dois magnetos menores, cada um com dois polos, um norte e um sul. No entanto, os cientistas passaram a maior parte das últimas oito décadas tentando encontrar um magneto com um só polo. Uma equipe do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (National Institute of
Standards and Technology = NIST) descobriu um.*

Em1931, Paul
Dirac
, um dos “astros do rock” do mundo da física, fez o vaticínio surpreendente de que deveriam existir “monopolos magnéticos”, ou seja, partículas com apenas um polo (norte ou sul). Ele chegou a esta conclusão a partir do exame de um famoso conjunto de equações que explicam o relacionamento entre a eletricidade e o magnetismo. As equações de Maxwell se aplicam a velhas conhecidas partículas monopolares elétricas, tais como os elétrons de carga negativa e os prótons de carga positiva, porém, não obstante as previsão de Dirac, ninguém jamais encontrou as benditas partículas com um único polo magnético.

FIGURA:
Monopolos Magnéticos são criados quando
o spin de um íon em um vértice de um cristal de gelo de spin é
invertido, criando um monopolo (a esfera em vermelho) e o monopolo
adjacente (esfera em azul)

Imagem ampliada e maiores informações.

Agora, uma equipe de pesquisas que trabalha no Centro de Pesquisas de Nêutrons do NIST (NIST’s Center for Neutron Research = NCNR), liderado por Hiroaki Kadowaki da Universidade Metropolitana de Tokio, encontrou o melhor sucedâneo. Criando um composto que, sob certas condições, forma grandes monopolos do tamanho de uma molécula que se comportam exatamente como as partículas previstas deveriam se comportar, a equipe descobriu uma maneira de estudar os monopolos magnéticos em laboratório, não apenas no quadro-negro. (Outra equipe de pesquisas, em trabalho paralelo, publicou descobertas semelhantes na Science no mês passado.**)

“Essas não são as partículas de monopolos magnéticos previstas por Dirac — as nossas são, em comparação, grandes demais — mas se comportam como os verdadeiros em todas as formas”, afirma Jeff Lynn, um físico do
NIST. “Suas propriedades nos permitirão testar como as partículas de monopolos teóricas devem se comportar e interagir”.

A equipe criou seus monopolos em um composto feito de oxigênio, titânio e disprósio que, quando resfriado até próximo do zero absoluto, forma o que os cientistas chamam de “gelo de spin”. O material se congela em cristais de quatro faces (uma pirâmide com uma base triangular [NT: popularmente conhecida como “tetraedro”… não necessariamente regular]) e a orientação magnética, ou “spin”, dos íons em cada um dos vértices ficam equilibrados — dois apontam para dentro e dois para fora. Usando feixes de nêutrons no NCNR, a equipe descobriu que podia desviar para o lado um dos spins, de forma a que três apontassem para dentro e um para fora, “criando um monopolo, ou ao menos seu equivalente matemático”, segundo Lynn.

FIGURA:  Monopolos Magnéticos são criados
quando o spin de um íon em um vértice de um cristal de gelo de spin é
invertido, criando um monopolo (a esfera em vermelho) e o monopolo
adjacente (esfera em azul)

Imagem ampliada e maiores informações.

Como cada pirâmide de cristal partilha seus vértices com as pirâmides adjacentes, inverter o spin de um vértice cria um “anti-monopolo” na pirâmide seguinte. A equipe criou pares monopolo-anti-monopolo repetidamente em um pedaço relativamente grande de gelo de spin, permitindo que eles confirmassem a existência dos monopolos através de técnicas avançadas de imageamento, tais como o espalhamento de nêutrons.

Embora as descobertas não digam à equipe onde no universo podem ser encontradas as fugidias partículas de monopolos magnéticos de Dirac, Lynn declara que o exame do gelo de spin permitirá aos cientistas testar algumas previsões acerca dos monopolo: “As equações de Maxwell indicam que esses monopolos devem obedecer à Lei de Coulomb, o que indica que sua interação deve enfraquecer à medida em que a distância entre eles aumenta. Usando cristais de gelo de spin, podemos testar ideias como essa”.

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* H. Kadowaki, N. Doi, Y. Aoki, Y. Tabata, T.J. Sato, J.W. Lynn,
K. Matsuhira e Z. Hiroi. Observation of magnetic monopoles in spin
ice
. Journal of the Physical Society of Japan,78, nº. 10, 13 Out. 2009. (A equipe apresentou pela primeira vez suas descobertas na Conferência Internacional sobre Espalhamento de Nêutrons em maio de 2009.)

** D. J. P. Morris, et al. Dirac strings and magnetic monopoles in spin ice Dy2Ti2O7. Science, publicado online em 3 Set 2009.

Viagem ao fundo do mar

Livremente traduzido de: A New Look Beneath the Waves: Ocean Observatories Initiative Gets Underway

A Fundação Nacional de Ciências (NSF) e o Consórcio para a Liderança Oceânica (Consortium for Ocean Leadership) assinam acordo de cooperação para criar uma vasta rede de observatórios submarinos

Illustration showing the geographic locations of the OOI components.

Posicionamento geográfico dos observatórios previstos pela Iniciativa dos Observatórios Oceânicos (OOI).
Créditos e imagem ampliada


5 de outubro de 2009

A Fundação Nacional de Ciências (National
Science Foundation = NSF) e o Consórcio para a Liderança Oceânica (Consortium for Ocean Leadership = COL) firmaram um acordo de cooperação para a construção e o início da operação da Iniciativa dos Observatórios Oceânicos (Ocean Observatories Initiative = OOI), para proporcionar aos cientistas condições de observação dos mares sem precedentes.

A OOI proporcionará uma rede de sensores submarinos para a observação de complexos processos oceânicos, tais como variabilidade em função do clima, circulação oceânica e acidificação dos oceanos em várias áreas costeiras, em alto mar e no fundo do mar.

Illustration showing a global mooring array to collect continuous data that will be built.

Como parte da OOI, será construida uma rede de boias de fundeio para a contínua coleta de dados.
Crédito e imagem ampliada

O contínuo fluxo de dados de centenas de sensores da OOI será integrado por uma sofisticada rede de processamento de dados e ficará livremente disponível para cientistas, responsáveis por políticas, estudantes e o público em geral.

Arden L. Bement, Jr., diretor da NSF, declarou: “Por meio do
Recovery Act [NT: o pacote de estímulo à economia de Barack Obama], vamos por pessoas para trabalhar hoje, a fim de encontrar as respostas para alguns dos principais desafios científicos e ambientais com que nos defrontamos”.

E explica: “Os oceanos governam um incrível leque de fenômenos naturais, inclusive nosso clima, e tem impacto direto sobre a sociedade em milhares de formas. Novos enfoques são cruciais para nossa compreensão das mudanças que estão em curso nos oceanos do mundo. A OOI vai instalar as tecnologias mais recentes nos lugares onde elas possam melhor servir aos cientistas, criadores de políticas e o público em geral”.

Illustration showing the location of an OOI regional scale node at Axial Volcano and Hydrate Ridge.

Um nodo regional da OOI ficará localizado na Cordilheira submarina Axial na Placa de Juan de Fuca.
Crédito e imagem ampliada

E Julie Morris, diretora de divisão para ciências oceânicas da NSF, acrescenta: “Levar um grande projeto para a fase de construção requer um planejamento rigoroso. A notável cooperação da equipe da OOI está traduzindo um sonho longamente acalentado em uma nova realidade para a comunidade de pesquisas oceânicas”.

As ferramentas avançadas para sensoreamento e pesquisas ocânicas são um avanço significativo sobre as antigas técnicas. Veículos autônomos e de controle remoto vão mais fundo e operam por mais tempo do que os submarinos. Os coletores submarinos de amostras realizam em minutos o que levava horas para fazer em laboratório. Os cabos de telecomunicações ligam os locais dos experimentos diretamente a computadores nos escritórios de pesquisa em terra. No alto mar, os satélites coletam os dados de boias a velocidades sempre crescentes.

Situadas em áreas críticas dos oceanos, costeiras e de alto mar, as instalações da
OOI vão mudar radicalmente a taxa e a escala da coleta de dados dos oceanos. O observatório em rede poderá se focalizar em questões científicas a nível globar, regional e costeiro, assim como poderá servir como base de operações para novos tipos de instrumentos e veículos autônomos.

Illustration showing a cabled mooring that will be used on the regional scale nodes of OOI.

Ilustração de um sistema regional de boias de fundeio que será usado pela OOI.
Crédito e imagem ampliada

Robert Gagosian, presidente e CEO do COL, declara:  “A OOI é uma oportunidade sem precedentes, assim como um enfoque totalmente novo, para o avanço de nossa compreensão sobre como os oceanos funcionam e interagem com a atmosfera e a terra firma. Ela vai permitir aos cientistas responder questões complexas – questões sobre as quais, há poucos anos, só se podia sonhar — acerca da saúde futura de nosso planeta, tais como o papel dos oceanos nas mudanças climáticas. É instigante ser parte desse enorme passo adiante nas ciências oceânicas”.

A fase de cosntrução, com pouco mais de cinco anos de duração, será inicialmente financiada com verbas do American Recovery and Reinvestment Act
(ARRA)
de 2009 e começa neste mês. 

As verbas do primeiro ano do Acordo de Cooperação vão financiar várias atividades de construção, inclusive o projeto executivo e a construção de protótipos dos componentes costeiros e oceânicos (dipositivos de fundeio, boias e sensores), licitação do contrato do cabeamento submarino primário, término da construção de uma estação terrestre de energia e processamento de dados e o desenvolvimento do software para a interface dos sensores com a rede.

As verbas nos anos subsequente servirão para a implementação dos sistemas costeiros, de alto mar e do fundo do mar, sendo que os primeiros dados deverão ser produzidos no início de 2013, até o completo funcionamento do sistema em 2015.

A OOI é gerenciada e coordenada a partir do Escritório do Projeto OOI no Consórcio para a Liderança Oceânica em Washington, D.C., sendo três as principais organizações responsáveis pela construção dos componentes da rede:

  • A Instituição Oceanográfica Woods Hole (Woods Hole Oceanographic Institution = WHOI) e seus parceiros, Universidade do Estado do Oregon e a Instituição Scripps de Oceanografia (Scripps Institution of Oceanography), responsáveis pelos dispositivos de fundeio costais e globais e seus veículos autônomos associados. A companhia Raytheon também é parceira da WHOI e fornece gerenciamento de projetos e apoio de engenharia de sistemas.
  • A Universidade de Washington é responsável pelos sistemas de cabeamento no fundo do mar e pelos dispositivos de fundeio na placa tectônica Juan de Fuca. 
  • A infraestrutura cibernética da OOI será implementada pela Universidade da California em San Diego.

Diagram outlining the cyberinfrastructure component of the Ocean Observatories Initiative.

Diagrama da infraestrutura cibernética da Iniciativa dos Observatórios Oceânicos.
Créditos e imagem ampliada

Em 2010 o programa acrescentará uma equipe de integração com as escolas e o público, como uma quarta organização responsável pela imp´lementação, que vai tirar vantagem da tecnologia e a visão científico-educacional da OOI.

Tim Cowles, diretor do programa OOI no Consórcio para a Liderança Oceânica, arremata:”Essa parceria representa a realização de mais de uma década de planejamento e trabalho duro de centenas de cientitas oceânicos e reflete o empenho da Fundação Nacional de Ciências com novas abordagens para documentar os processos oceânicos. A equipe do projeto OOI está feliz de desempenhar um papel nesse conjunto sem igual de sistemas de observação. Estamos construindo uma infraestrutura que vai transformar as ciências oceânicas”. 


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