Seletiva OBA · Astronáutica

Questões de Exploração espacial, missões e astronautas da Seletiva OBA

3 questões oficiais da Seletiva OBA sobre Exploração espacial, missões e astronautas, de 2022 a 2025, com gabarito e solução oficial. Dificuldade estimada: 2 médias, 1 difícil.

Treine Exploração espacial, missões e astronautas com 3 questões da Seletiva OBA

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3 questões de Exploração espacial, missões e astronautas resolvidas

Questão 1 · Seletiva OBA 2025 · Questão P2-8média

Voyager 1 é uma sonda espacial estadunidense lançada ao espaço em 5 de setembro de 1977 para estudar Júpiter e Saturno, prosseguindo, posteriormente, rumo ao espaço interestelar. Atualmente ela é o objeto fabricado pelo homem mais distante de nós, a cerca de 165 UA (Unidades Astronômicas) do Sol, o que equivale a cerca de 22,8 horas-luz de distância. Sua velocidade relativa ao Sol é de 3,6 UA/ano.

Imagem: NASA.

Assinale a opção que traz quanto tempo, aproximadamente, irá demorar para a Voyager 1 atingir a marca de 1 dia-luz de distância do Sol.

A
2,4 anos.
B
3,6 anos.
C
22,8 anos.
D
24 anos.
E
165 anos.

Ver gabarito e solução oficial

Gabarito: A

Segundos em 1 dia: 24 × 60 × 60 = 86.400 s.

A luz do Sol leva 22,8 h para chegar à Voyager 1: 22,8 × 60 × 60 = 82.080 s.

Se 165 UA equivalem a 82.080 segundos-luz, 1 dia-luz (86.400 segundos-luz) equivale a:

x = 165 × 86.400 / 82.080 ≅ 173,7 UA

Com velocidade de 3,6 UA/ano, o tempo que falta é:

Δt = (173,7 − 165) UA / (3,6 UA/ano) = 8,7/3,6 ≅ 2,4 anos

Resposta: A

Questão 2 · Seletiva OBA 2024 · Questão P1-7média

A Chandrayaan-3 é a terceira missão de exploração lunar da Organização Indiana de Pesquisa Espacial (ISRO) e consiste em um módulo de pouso chamado Vikram e o rover chamado de Pragyan. A bordo do Vikram se encontra o instrumento ChaSTE (Chandra's Surface Thermophysical Experiment ou Experimento Termofísico de Superfície), equipado com uma sonda sensora de temperatura armada com um mecanismo de penetração controlada que é capaz de atingir uma profundidade de 10 centímetros abaixo da superfície da Lua. O gráfico a seguir ilustra as variações de temperatura da superfície lunar e próxima à superfície em várias profundidades, conforme registradas durante a penetração da sonda, em 27 de agosto de 2023. Este é o primeiro perfil desse tipo para o Polo Sul Lunar.

Baseado neste gráfico, avalie as seguintes afirmações e assinale a opção correta.

I – A 30 mm de profundidade a temperatura do solo lunar é de, aproximadamente, 30 °C, então podemos afirmar que, no local de pouso do módulo, a taxa média de resfriamento do solo lunar é de 1 °C/mm.

II – Na superfície da Lua (onde o módulo de pouso está localizado), a temperatura é de, aproximadamente, 50 °C.

III – Podemos afirmar que, no local de pouso do módulo, a taxa média de resfriamento do solo lunar é de cerca de 7,5 °C/cm.

IV – Somente a 60 mm de profundidade a temperatura do solo ficou abaixo de 0 °C.

A
Apenas a afirmação I está correta.
B
Apenas a afirmação II está correta.
C
As afirmações II e III estão corretas.
D
As afirmações II, III e IV estão corretas.
E
As afirmações I, II e IV estão corretas.

Ver gabarito e solução oficial

Gabarito: C

I – Errada. Entre 0 mm e 30 mm a temperatura variou de cerca de 50 °C para 30 °C, então a taxa média de resfriamento foi (30 °C − 50 °C)/(−30 mm − 0 mm) = 2/3 °C/mm ≈ 0,67 °C/mm, e não 1 °C/mm.

II – Correta. No gráfico, na superfície (0 mm) a temperatura é de quase 50 °C.

III – Correta. Entre 0 mm e 80 mm a temperatura variou de cerca de 50 °C para −10 °C, então a taxa média foi (−10 °C − 50 °C)/(−80 mm − 0 mm) = 60/80 °C/mm = 0,75 °C/mm = 7,5 °C/cm.

IV – Errada. A temperatura só caiu abaixo de 0 °C depois de cerca de 70 mm de profundidade.

São corretas II e III.

Resposta: C

Questão 3 · Seletiva OBA 2022 · Questão P3-15 · discursivadifícil

No dia 24/11/2021 a NASA lançou a espaçonave DART (acrônimo de Double Asteroid Redirection Test) com o objetivo de colidir com a lua Dimorphos, do asteroide (65803) Didymos, em 28/09/2022. A órbita de (65803) Didymos tem uma excentricidade de e = 0,384 e possui um semieixo maior de a = 1,644 ua, o que o torna um NEA (Near-Earth Asteroid), que são asteroides com potencial de colisão com a Terra.

Imagem: NASA/JOHNS HOPKINS APL

A partir de observações fotométricas, determinou-se que Didymos possui um diâmetro médio de 780 m enquanto Dimorphos, de 4,8 milhões de toneladas, tem apenas 160 m, com uma órbita quase circular de 1,19 km de raio. A massa total do sistema é estimada em 528 milhões de toneladas.

A DART, com seus 550 kg finais, deverá colidir frontalmente com Dimorphos a uma velocidade de 6,6 km/s (isto é, o vetor velocidade de DART terá mesma direção e sentido oposto ao do vetor velocidade tangencial de Dimorphos). Esse método é conhecido como “impacto cinético” e o impacto deverá causar certa mudança no movimento de Dimorphos, o que poderá ser medida por telescópios em solo.

Com as informações dadas acima, responda se V (Verdadeiro) ou F (Falso) a cada uma das afirmações a seguir:

( ) Apesar de ser um NEA, o asteroide (65803) Didymo não cruza, efetivamente, a órbita da Terra.
( ) Com um período orbital de 770 dias, o período sinódico de Didymos com a Terra é de aproximadamente 695 dias.
( ) Após a colisão com a DART a órbita de Dimorphos, considerada circular, terá seu período orbital ligeiramente aumentado.
( ) A energia cinética liberada no impacto da DART com Dimorphos é da ordem de 3 kilotons. (1 kiloton = 4,184 Gigajoules).
( ) Antes da colisão o centro de massa do sistema Didymos-Dimorphos ficava a apenas 10,8 metros abaixo da superfície média de Didymos, considerando-o como uma esfera perfeita.

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Gabarito: anulada, V, F, V, F.

1. Afirmação anulada pela OBA, pois faltou a informação sobre a excentricidade da órbita da Terra. O gabarito oficial a considerava falsa: a distância de Didymos ao Sol no periélio é q = a(1 − e) = 1,644 × (1 − 0,384) = 1,0127 UA, menor que a distância da Terra ao Sol no afélio, Q = 1 × (1 + 0,0167) = 1,0167 UA. Ou seja, Didymos cruza a órbita da Terra.

2. Verdadeira. 1/S = 1/T_Terra − 1/T_Didymos = 1/365,25 − 1/770 = 1,439 × 10⁻³ → S ≅ 694,9 dias ≈ 695 dias.

3. Falsa. Como a colisão é frontal, a velocidade de Dimorphos diminui, o que diminui o semieixo da órbita e, portanto, o período orbital.

4. Verdadeira. Pela energia cinética: E_c = ½ m_DART v_DART² = 550 × (6,6 × 10³)²/2 ≅ 1,2 × 10¹⁰ J. Com a conversão dada no enunciado (1 kiloton = 4,184 × 10⁹ J): E_c ≅ 2,9 kilotons ≈ 3 kilotons.

5. Falsa. Pelo centro de massa, a distância do centro de Didymos ao centro de massa do sistema é r = 1190 m × m_Dimorphos/m_total = 1190 × 4,8/528 ≅ 10,8 m. Ou seja, 10,8 m é a distância ao centro de Didymos, e não à superfície: com raio de 390 m (diâmetro de 780 m), o centro de massa fica cerca de 390 − 10,8 ≈ 379 m abaixo da superfície.

Observação: a conversão do enunciado está errada no valor real. Na verdade, 1 kiloton de TNT = 4,184 × 10¹² J (4,184 terajoules), e a energia do impacto da DART equivale a cerca de 3 toneladas de TNT. A afirmação 4 é verdadeira apenas com o dado fornecido na prova.