4 Os satélites em órbita.
O
último exemplo que vamos abordar é o caso da Estação Espacial Internacional
(ISS). Ela é um dos milhares de
satélites que orbitam a Terra. As funções desses satélites são várias. Temos,
por exemplo, satélites de comunicação[1],
de imageamento[2],
satélites espiões[3]
e telescópios[4].
Além de todos os satélites artificiais, colocados em órbita, por ação humana,
temos ainda a Lua. Nosso único satélite natural. Porém não vamos nos dedicar a
falar de todos eles. Tentaremos mostrar de um modo geral como um satélite é
colocado em órbita e nos preocuparemos com a explicação do ambiente de
Microgravidade da ISS.
Para
chegarmos a entender o que é uma órbita, falaremos de uma experiência de
pensamento proposta por Isaac Newton. A experiência do canhão orbital de
Newton, ilustrada na figura 9 propunha que, se um canhão fosse colocado no
alto de uma montanha em um planeta hipotético sem atmosfera, e dele fosse
lançado um projétil, este cairia a uma distância proporcional à velocidade de
lançamento. Aumentando cada vez mais a velocidade, esse projétil deixaria de
interceptar a superfície do planeta e entraria em uma órbita descrevendo uma
trajetória com a forma de uma circunferência.
Para
um planeta com a massa e o raio da Terra, sem atmosfera, o projétil deveria
atingir uma velocidade de 8 Km/s para descrever tal circunferência em órbita,
segundo Newton.
Sabemos
hoje que as órbitas dos satélites são bem diferentes da órbita proposta por
Newton. Não entraremos nos detalhes da descrição das órbitas. Porém precisamos
saber que essa ideia de Newton é peça fundamental da sua Teoria da Gravitação
Universal e que hoje, utilizamos essa ideia para colocar satélites em órbita.
O
experimento mental do canhão de Newton nos serve para entendermos que um corpo
em órbita está num movimento de queda. Se pensarmos em um lançamento horizontal
sem resistência do ar, perceberemos que o movimento descrito pelo projétil, na
direção vertical é uma queda livre. Pois bem, o experimento de Newton sugere
que o projétil lançado pelo canhão está em um movimento idêntico ao que
estudamos como lançamento horizontal, na cinemática. O projétil estaria
submetido apenas à aceleração da gravidade local e a única diferença é que,
devido a sua velocidade de lançamento, a sua trajetória não interceptaria a
superfície do planeta.
Para
colocarmos um satélite em órbita hoje, não utilizamos um canhão. Essa tarefa
cabe aos foguetes. Os satélites são levados até uma certa distância da
superfície da Terra correspondente a uma velocidade de órbita. Estando com essa
velocidade específica e na altura correta, o satélite pode ser simplesmente
abandonado naquela posição e permanecerá no movimento de queda livre, como se
fosse lançado horizontalmente em relação à superfície da Terra. A força
gravitacional se encarrega de mantê-lo em órbita. Como ilustra a figura 10.
Neste
caso, a força da gravidade da Terra atua com resultante centrípeta sobre o
satélite, variando a direção do vetor velocidade e mantendo o satélite em sua
órbita.
Podemos
então deduzir que, um corpo em órbita está em queda livre e como já vimos nos
tópicos anteriores, a queda livre corresponde a um ambiente de Microgravidade.
Logo, concluímos que a estação espacial internacional, que é um satélite, está
em queda livre e assim entendemos por que os astronautas à bordo da nave estão
sempre “flutuando”. É importante ressaltar que o valor da aceleração
gravitacional na altura da órbita da estação é de 8,7m/s2. Ou seja,
bem próximo do que temos na superfície da Terra (9,8 m/s2). Isso
quer dizer que além de existir gravidade ela não é pequena como sugere o termo
Microgravidade.
Relembrando,
o termo Microgravidade é utilizado para expressar uma situação onde a medida de
peso aparente de um objeto é muito pequena quando comparada com a medida do
peso real.
[1]
Empresas de telecomunicação utilizam satélites para transmitir seus sinais de
celular e TV, por exemplo.
[2]
Satélites que fazem imagens da Terra com diversas finalidades como por exemplo
monitorar desmatamentos, incêndios florestais, comportamento dos oceanos e
previsão do tempo.
[3]
Satélites de uso militar.
[4]
Telescópios que estão em órbita captam imagens melhores, pois estão menos
suscetíveis à aberração provocada pela atmosfera da Terra.
