- Utilizar os conceitos das aulas de lançamentos da disciplina de Física.

- Aplicar, com o uso de simuladores, os recursos físicos sobre lançamento de satélites.

- Analisar a importância  para o desenvolvimento de uma Nação, do uso da tecnologia de lançamento de satélites.

- Reconhecer o uso do sensoriamento remoto e suas aplicações.

- Desenvolver um sistema de lançamento de foguetes com de voo controlado.

Para revisar os conteúdos que são prévios acerca deste assunto, o professor poderá sugeirir as visitas:

- Lançamento Oblíquo http://www.brasilescola.com/fisica/lancamento-obliquo.htm

- Gravitação Universal: http://www.brasilescola.com/fisica/gravitacao-universal.htm

- Lançamento de satélites: http://www.brasilescola.com/fisica/gps-equacao-mru-uso.htm

Etapas da Aula

1) Sala de aula - Discussão do uso de satélites em sensoriamento remoto (1 aula)

Neste primeiro momento, o professor reunirá todos os seus alunos em sala de aula, com o objetivo de demonstrar a necessidade do uso de tecnologias do lançamento de satélites no uso do sensoriamento remoto. O educador poderá vincular a tecnologia, ao desenvolvimento da nação, pois apenas três países possuem as técnicas de lançamento de missões tripuladas ao espaço, são eles: Estados Unidos, Rússia e China. Quanto ao lançamento de satélites ao espaço, o número é maior: Rússia;EUA;França Japão;China; Reino Unido;European Space Agency (ESA); Índia; Israel; Ucrânia; Irã;  Coréia do Norte e Coréia do Sul.

Procurando estabelecer um contexto histórico, o professor irá sugerir a leitura do texto a seguir:

Os proprietários de terra egípcios anualmente enfrentavam um sério problema: as cheias do Nilo submergiam as demarcações das terras, causando muita briga e confusão: os coletores de impostos do faraó não sabiam o que cobrar de quem. Como a necessidade é a melhor escola, o uso de mapas passou a ser extremamente importante para o governo. Mas o desenvolvimento de mapas não foi apenas causado por interesses econômicos. Mapas antigos revelavam toda a visão de mundo da cultura que os produziu, toda a cosmologia da época. Mapas tentavam encapsular não só o reconhecimento geográfico da Terra, mas seu lugar nos céus.

No século 3 a.C., Eratóstenes de Cirena mediu pela primeira vez a circunferência da Terra. Juntamente com o grande astrônomo grego Hiparco, Eratóstenes desenvolveu a linguagem da cartografia em termos do globo terrestre e do sistema de latitude e longitude, usada até hoje.
Depois de um intervalo de 15 séculos durante a Idade Média, a cartografia passou por um período de grande renovação com a expansão das viagens exploratórias dos portugueses e espanhóis. O desenvolvimento da cartografia aliava interesses econômicos aos de sobrevivência das tripulações dos navios, assim como estratégias bélicas: para conquistar o território do inimigo ou para explorar as riquezas de uma colônia, nada mais básico do que conhecer seus detalhes geográficos.
Passados 500 anos, nós entramos em uma nova fase de cartografia terrestre. Com a ajuda do ônibus espacial Endeavour, cientistas da Nasa, a agência espacial dos EUA, deverão criar um mapa praticamente completo da superfície terrestre, não só em latitude e longitude, mas também em altitude, isto é, um mapa tridimensional de nosso planeta.
A resolução do mapa será de 30 metros, contra a resolução dos mapas atuais, que é de 90 metros, e a precisão das medidas de altitude será entre 6 metros e 18 metros.
A quantidade absurda de dados gerada pelos radares da Endeavour encherá o equivalente a 13.500 CDs. A missão reflete uma tendência cada vez maior na pesquisa de ponta, que é a criação de colaborações internacionais, no caso com as agências espaciais italiana e alemã.
Claro, esse tipo de empreendimento não foge à regra geral dos mapas do século 16: existem interesses econômicos e militares em jogo, se bem que a propaganda vai para o lado dos benefícios que o novo mapa trará para a sociedade. Por exemplo, os dados sobre as variações em altitude ajudarão os estudos sobre erosão em diversos terrenos, terremotos, enchentes, vulcões e mudanças climáticas. Os mapas ajudarão também na manutenção das florestas e na identificação de áreas propícias à implantação de antenas e outros dispositivos usados em telecomunicação. É curioso: hoje nós temos mapas topográficos mais precisos das superfícies de Vênus e de Marte do que da Terra.
Um dos maiores interessados no projeto é o Departamento de Defesa Norte-Americano, que entrou com US$ 200 milhões no financiamento. Detalhes da ordem de 30 metros são suficientes para localizar fábricas e depósitos clandestinos de armamentos, sejam eles nucleares ou bioquímicos.
Com isso, apenas dados com resolução de 90 metros serão liberados ao público em geral. Acesso a dados com maior precisão tem de ser autorizado individualmente. Imagino que o Departamento de Defesa também esteja planejando usar os dados não só para defender, mas para atacar; caso uma fábrica clandestina de enriquecimento de materiais nucleares seja encontrada, seria fácil destruí-la remotamente, usando mísseis balísticos. Com o final da Guerra Fria, o inimigo tornou-se invisível, um grupo terrorista isolado, em vez de uma nação.
Para produzir esse mapa, o ônibus espacial usará duas antenas, uma na nave e outra na extremidade de um mastro de 60 metros, o maior já usado no espaço. As duas antenas captarão as ondas emitidas pela nave, após elas serem refletidas pela superfície da Terra. A pequena diferença de distância entre as antenas gerará dois mapas que, quando comparados, produzirão informação sobre a altitude. Do céu, nada se esconde.

Texto de Marcelo Gleiser, extraído do sítio http://www1.folha.uol.com.br/fsp/ciencia/fe2002200005.htm em 19.05.2013

Neste momento, há um estabelecimento histórico da necessidade da informação e do conhecimento do uso de mapas para fins estratégicos econômicos, militares, defesa, controle, comunicação e inúmeras outras aplicações. Os alunos já terão criado o vínculo entre desenvolvimento e esta tecnologia, ou seja, nenhum país será efetivamente desenvolvido, caso não seja detentor da tecnologia de construção e lançamento de satélites.

O Brasil é um país que através de suas parcerias, é capaz de construir seus satélites, embora não seja capaz de lançá-los. Em nossa História estivemos perto deste feito. Em agosto de 2003, uma tentativa frustrada de lançamento de um satélite meteorológico, vitimou  21 cientistas e destruindo o foguete com sua base.

Ao final desta aula, o professor sugere aos alunos a leitura do texto sobre sensoriamento remoto:http://geografia.uol.com.br/geografia/mapas-demografia/26/o-nascimento-do-sensoriamento-remoto-trata-se-de-uma-tecnica-145856-1.asp,

2) Sala de informática – Uso do sensoriamento remoto (2 aulas)

Após a aula anterior, o aluno já terá estabelecido a importância desta tecnologia, agora é a hora de aplicá-la.

 A visita ao portal do INPE em http://www.dgi.inpe.br/CDSR/, permitirá ao professor obter imagens de satélites de sua cidade e as comparar com outras. Esta possibilidade permite a discussão geográfica de ocupação, desmatamento e tantos outros temas transversais.

Por exemplo: Na barra de ferramentas selecione em País: Brasil, em cidade: Manaus, clicando em seguida no comando executar. Peça aos alunos para observarem as cores da área de ocupação humana, dos rios e suas cores. O professor poderá pedir aos alunos para entrarem em outras cidades para eventuais comparações em todos as situações.

Devemos nos lembrar que todos os corpos emitem radiação eletromagnética, e nem sempre esta será compreendida dentro da faixa do visível. Portanto, podemos escolher um  filtro no satélite, capaz de evidenciar um espectro que nesta análise deva ser mais ressaltado. Por exemplo, em uma análise climática as nuvens dever ser evidenciadas; em uma análise demográfica, a área ocupada deve sobressair-se perante às demais. e assim por diante.  

Figura 1 – Tela de captura de imagens em sensoriamento remoto. Fonte INPE

O educador deverá a todo instante procurar estabelecer a dificuldade da posse deste conhecimento, uma vez que poucas nações o possuem, uma vez que  seu uso militar e econômico o coloque numa elevada escala de sigilo. O Brasil estabeleceu em 1988, uma parceria tecnológica com a China para construção e lançamento de satélites. Este convênio, os vem lançando, desde 1999. Mais detalhes da parceria em: http://www.sat.cnpm.embrapa.br/conteudo/cbers.htm  

A discussão inicia-se com o lançamento de projéteis. Como sabemos dependendo do ângulo e da velocidade inicial de lançamento, haverá um alcance, que poderá ser discutido com a simulação em http://phet.colorado.edu/sims/projectile-motion/projectile-motion_pt_BR.html. Neste aplicativo, o professor poderá aplicar todos os conceitos desenvolvidos nas aulas de cinemática de lançamentos. O estímulo da proposta do exercício, sua previsão através do cálculo e simulação, poderá gerar uma competição entre os alunos.

Figura 2 – Simulador de Lançamento Oblíquo PHET. Fonte: phet.colorado

Após esta análise, o professor poderá revisar com seus alunos todos os conceitos de corpos em órbitas, vinculando energia, velocidade de lançamento, raio orbital e todos os demais conceitos ligados a corpos em órbita.O exercício do lançamento de um satélite será feito em http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/gravity-and-orbits. 

Figura 3 – Simulador de Corpos em Órbita PHET. Fonte: phet.colorado

No simulador citado acima, o professor poderá modificar os parâmetros responsáveis por uma órbita, além de ligar todo conhecimento à Física e a tecnologia para o sucesso de um lançamento.

3) Sala de Aula – Lançamento de Foguetes (1 aula)

Neste momento, o professor irá sugerir uma atividade prática que será a competição de lançamento de foguetes. Trata-se de uma competição simples, mas que requer cuidados que devem ser seguidos a risca. O desafio está no vínculo traçado entre as dificuldades em se obter grandes valores de energia no lançamento de foguetes,e a obtenção de grandes alcances. Para lançarmos um foguete que estará em órbita o desafio é o mesmo, porém em uma escala muito maior. O professor poderá mostrar que os problemas enfrentados pelos alunos, são uma pequena amostra das dificuldades do lançamento profissional. No lançamento que levará o satélite de sensoriamento remoto, terá de ter uma energia cinética tão grande, que o mesmo será capaz de entrar em órbita. 

Para tanto,o educador dividirá a sala em grupos para transmitir o regulamento. Trata-se de uma competição onde quem ganha é quem lança o foguete, de combustível com vinagre e bicarbonato de sódio, mais longe. A competição deverá ser marcada em um prazo de 2 meses, pois os alunos farão muitos testes e precisarão de bastante tempo para construir seus equipamentos.

O professor deverá ressaltar as regras de segurança, como:

1)     o lançamento em locais absolutamente descampados e sem a possibilidade de nenhuma pessoa à frente do campo de lançamento do foguete.

2)     o uso de óculos de segurança no momento do disparo.

3)     a leitura das regras do campeonato de lançamento de foguetes OBFOG, seja lida e disponibilizada a todos os alunos.

A sugestão da construção da base e do foguete e todos os detalhes da competição, podem ser obtidos em: http://www.oba.org.br/sisglob/sisglob_arquivos/2013/INSTRUCOES%20GERAIS%20DA%20VII%20MOBFOG%20DE%202013.pdf

O professor deverá acompanhar a evolução do desenvolvimento do projeto ao longo de suas aulas estimulando a todos e ajudando no aprimoramento dos detalhes, mas sempre frisando as regras de segurança e todos os cuidados citados acima.

4) Ambiente livre – Lançamento de Foguetes (1 Período de aula)

A sugestão, é que esta atividade aconteça em um período de aulas, ou fora dele, mas que haja a mobilização de todos para acompanhar esta competição. O professor organizará uma sequência de lançamento por grupos. Repetimos mais uma vez os cuidados de que o local seja descampado e que nenhuma pessoa esteja à frente dos foguetes antes de seus lançamentos. Após a primeira bateria, o professor irá com todos os alunos encontrar os foguetes e medir seus alcances, podendo assim retornar ao ponto de partida. Recomenda-se que cada grupo efetue três tiros, resultando ao final o seu maior alcance. Vence a competição o grupo que ao final de todas as baterias, obtiver o maior alcance.

A competição poderá ser promovida logo no início do ano, pois se estiver finalizada até o início de maio, os resultados poderão ser incluídos na Olimpíada Brasileira de Foguetes (OBFOG), e desta forma, os alunos poderão participar de uma competição nacional, recebendo certificados e com chance de poderem estar na amostra nacional de lançamento de foguetes, organizado pela mesma entidade.

Os alunos também poderão se aprofundar no uso de imagens do sensoriamento em: http://www.cbers.inpe.br/#, explorando o sítio e tecendo análises sobre o uso desta tecnologia. O portal do INPE é extremamente vasto e sua exploração requer muito tempo, mas alunos que tiverem um maior envolvimento neste conteúdo, poderão esmiuçá-lo detalhadamente.

Assistir a vídeos sobre o projeto espacial brasileiro, também pode ser oferecido para um maior conhecimento sobre o assunto:

https://www.youtube.com/watch?v=xNpT0FxqzLI

https://www.youtube.com/watch?v=ALlaf3Tt6SM

https://www.youtube.com/watch?v=FZLK0aTex30

Uma parceria com o professor de Química, discutindo como o processo da reação entre o ácido acético e bicarbonato de sódio, pode ser descrita e potencializada,  podendo aprimorá-la na competição.

O objetivo deste projeto é que na verdade ele sempre fique aberto, pois as discussões do uso desta tecnologia e de suas implicações políticas e econômicas estarão aparecendo em todos os instantes.

Na competição de foguetes o professor pode utilizar os valores do alcance, para obter uma nota em sua disciplina. Os valores abaixo são apenas uma sugestão, pois dependendo do nível dos trabalhos, os valores podem ser corrigidos.

Tabela de Notas

Sugerimos também que o vencedor da competição obtenha um bônus de 1,0 ponto na média final, isto pode elevar de maneira saudável a competição entre os alunos.

Questões discursivas acerca deste assunto, também podem ser incluídas em avaliações e podem ser obtidas na prova de Astronáutica da Olimpíada Brasileira de Astronomia em:

http://: http://www.oba.org.br/site/index.php?p=conteudo&idcat=9&pag=conteudo&m=s

No sensoriamento remoto, o professor poderá sugerir um estudo temporal do meio, através da análise de uma região previamente estabelecida na atividade. Cada aluno registrará em um certo instante, uma dada região do mapa. Da mesma região, após um certo intervalo de tempo que fora registrado,a imagem permitirá analisar os impactos ambientais e as possibilidades de discussão das razões que permitiram este processo. Dessa forma, o professor terá recursos completos de análise de toda  evolução, desde o lançamento de um foguete que está em órbita, até as imagens que trarão informações necessárias ao país.