Ilustração representando o conceito geral da missão DART. db matemática
Parece algo saído de um filme de ficção científica, mas em fevereiro de 2013, um asteróide de 17 metros de diâmetro explodiu nos céus de Chelyabinsk, na Rússia, e meteoritos caíram na Terra.
De acordo com a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA), em novembro de 2022, existem 2.304 asteroides potencialmente perigosos com alta probabilidade de se aproximar ou colidir com a Terra e 22 asteroides com potencial de representar uma ameaça à Terra nos próximos 100 anos. anos. anos. Um asteroide com diâmetro de 140 metros pode derrubar uma cidade, e um asteroide com diâmetro de mais de 1 quilômetro tem poder destrutivo suficiente para destruir o mundo inteiro.
Assim, a NASA planejou a missão “DART”, o primeiro teste de impacto de asteroide. DART significa Teste de Correção de Órbita de Asteróide Gêmeo, e é uma missão para colidir uma espaçonave não tripulada chamada DART em um asteróide chamado “Dimorphos” para mudar sua órbita.
Dimorphos é um asteroide satélite que orbita o asteroide “Didymos”, com um diâmetro de 170 metros e uma distância de 10,8 milhões de km da Terra. Não é uma ameaça para a Terra em órbita, mas devido ao seu tamanho e localização, foi escolhido como alvo porque é fácil obter os dados necessários para lidar com uma situação perigosa em que um asteróide real está prestes a colidir com a Terra.
Em 24 de novembro de 2021, a equipe DART lançou uma espaçonave da Vandenberg Space Force Base na Califórnia, EUA. Dez meses depois, em 26 de setembro de 2022, a espaçonave desviou com sucesso a trajetória do asteróide quando colidiu com Dimorphos. Para fazer isso, os pesquisadores calcularam usando o período orbital do asteroide, velocidade e momento, e criaram uma simulação 3D do movimento do asteroide.
No futuro, a equipe do DART continuará monitorando Dimorphos, coletando dados e estudando o asteroide em detalhes. Entre eles estão os matemáticos. Que papel os matemáticos desempenharam na equipe do DART?
Wendy Caldwell é pesquisadora do Los Alamos National Laboratory, nos Estados Unidos. db matemática
● Cálculo preciso da mudança da órbita do asteroide
Wendy Caldwell, pesquisadora do Laboratório Nacional de Los Alamos, nos Estados Unidos, e membro da equipe DART, começou sua busca por asteróides enquanto se especializava em matemática aplicada na pós-graduação. O asteroide estudado na época era ’16 Psyche’, o 17º maior asteroide e o 10º mais pesado. Naquela época, a NASA tinha um objeto de pesquisa que modelava 16 almas matemáticas, e eu estava pessoalmente interessado nisso, então continuei a estudar asteróides desde então.
“Quando eu era estudante de graduação, tive uma conversa com estudantes de pós-graduação que estudavam matemática aplicada e senti que, ao contrário da matemática pura, que estuda teorias, na matemática aplicada você pode sentir imediatamente o impacto de sua pesquisa. Claro , a matemática pura também é importante , mas quando você estuda álgebra ou matrizes, não sabe se esse estudo levará ao desenvolvimento da Internet. Mas na matemática aplicada, podemos modelar a disseminação de uma doença como a COVID-19. Adoro poder entender o mundo por meio da pesquisa. A missão DART é oficialmente parte dela em setembro de 2019 por recomendação de um orientador de doutorado.
A pesquisadora Wendy pertence ao grupo de trabalho de modelagem de colisão da equipe DART. Este grupo está modelando como a órbita do asteróide mudaria se fosse afetada. É o papel de verificar a situação em que a nave colide com um asteróide por meio de simulação.
“Fui o principal responsável pelas simulações 3D. Dependendo do material de que o asteroide é feito, a aparência mudará quando ele atingir. Portanto, é necessário determinar com precisão as propriedades físicas do asteroide acumulando vários dados. Isso requer muito de testes e muitos cálculos, então usei um computador super rápido para fazer isso.”
● A função dos membros e matemáticos da equipe DART
A equipe do DART inclui especialistas da NASA, do Instituto Americano de Física Aplicada e até do Instituto de Tecnologia do Quênia. Centenas de especialistas participaram e as áreas de especialização foram diversas. Quem são os especialistas da equipe DART? Em particular, qual é o papel dos matemáticos entre eles?
O papel dos matemáticos. db matemática
Andrew Lipkin, Pesquisador, Instituto de Física Aplicada, EUA (Diretor da Equipe de Pesquisa DART). db matemática
É difícil dizer exatamente qual a porcentagem de pessoas que são especialistas, porque a maioria das pessoas tem experiência em várias categorias. Os matemáticos são poucos em todos os membros, mas a matemática é importante para a missão do DART. Geólogos, astrônomos e engenheiros têm muita experiência matemática e fizeram muitos cálculos matemáticos.
● A essência da matemática é a criatividade
P: Que tipo de trabalho você faz no Los Alamos National Laboratory, de onde você é originalmente?
“Eu pertenço ao grupo de verificação e análise do Departamento de Física Computacional. No laboratório, codifico e simulo principalmente eventos físicos, como o impacto de um asteroide. Também estudo explosões, como testes nucleares subterrâneos e as crateras que eles formam. Estudantes e liderar projetos juntos.”
P: Na pós-graduação, você estudou vício em drogas, além de asteróides, por favor, explique esta pesquisa.
Depois de classificar os dependentes químicos em cinco grupos, analisamos as mudanças em cada grupo, por exemplo, os viciados em drogas, os que estão em reabilitação para superá-las, etc. como muda Uma variável com outra variável, como a passagem do tempo. É semelhante ao estudo de asteroides no sentido de que usa vários dados para estabelecer equações diferenciais parciais para as variáveis.
s. Quando você pensa em matemáticos, muitas vezes pensa em sentar em uma mesa e resolver problemas. O que você acha disso?
“Gosto de não parecer um matemático típico. Sou um matemático, mas tingo meu cabelo de brilhante e tenho buracos nele. Quero que as pessoas saibam que sou um matemático e também alguém que tem o que as pessoas pensam de mim como matemático”.
Acho que há “criatividade” no cerne da matemática. Pensar em problemas difíceis e pensar onde aplicá-los são resultados da criatividade. Meus pais se formaram em música, então acho que gosto desse tipo de criatividade. Por isso, além da matemática, gosto de várias atividades como dançar e dirigir musicais, além de expressar minha criatividade de outras formas.”
s. Quais são seus planos futuros?
“No próximo ano ou dois, acho que preciso continuar observando Dimorphos e terminar bem o trabalho do DART. Fora isso, estou fazendo um projeto de pesquisa sobre crateras e rochas com dois alunos, respectivamente, e espero que a pesquisa continue Bem. Um matemático, meu marido e eu também estamos fazendo pesquisas sobre modelagem matemática em marketing de mídia social.
A matemática aplicada pode ser aplicada em uma ampla variedade de campos, e eu gosto muito de coisas novas, então continuarei a fazer novas pesquisas paralelamente a esta. “
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