Especial: Por que o estudo do universo é tão importante?
A humanidade, desde o início, sempre se fascinou pelo universo e desde sempre aprendeu com ele. No passado, para que o homem pudesse se localizar geograficamente, as constelações guiavam navegantes chineses e ocidentais durante séculos. Foi assim que foram criados calendários, tudo pela observação das constelações e da posição dos astros. Porém muitos hoje não sabem a importância de se estudar o universo e pensam que tudo isso é um desperdício de recursos e tempo. Então por que é tão importante estudar o universo?
Introdução
Ao longo da História, os humanos têm olhado para o céu para navegar nos vastos oceanos, para decidir quando plantar suas colheitas e para responder a perguntas de onde viemos e como chegamos aqui. É uma disciplina que abre os olhos, dá contexto ao nosso lugar no Universo e que pode remodelar como vemos o mundo. Quando Copérnico afirmou que a Terra não era o centro do Universo, desencadeou uma revolução. Uma revolução pela qual a religião, a ciência e a sociedade tiveram de se adaptar a essa nova visão de mundo.
Há outras obras que contribuíram para responder à pergunta “Por que a astronomia é importante?” O Dr. Robert Aitken, diretor do Lick Observatory, mostra que mesmo em 1933 havia uma necessidade de justificar nossa ciência, em seu artigo intitulado The Use of Astronomy (Aitken, 1933). Sua última frase resume seu sentimento: “Dar ao homem cada vez mais conhecimento do universo e ajudá-lo a ‘aprender humildade e conhecer a exaltação’, essa é a missão da astronomia”. Mais recentemente, C. Renée James escreveu um artigo descrevendo Os recentes avanços tecnológicos que podemos agradecer à astronomia, como GPS, imagens médicas e internet sem fio (Renée James, 2012). Em defesa da radioastronomia, Dave Finley em Finley (2013) afirma: “Em resumo, a astronomia tem sido uma parte indispensável do progresso tecnológico ao longo da história, tem muito a contribuir no futuro e oferece a todos os seres humanos um sentido fundamental do nosso lugar Universo inimaginavelmente vasto e excitante “.
Astronomia e campos relacionados estão na vanguarda da ciência e da tecnologia, respondendo a questões fundamentais e impulsionando a inovação. É por esta razão que o plano estratégico da União Astronômica Internacional (IAU) para 2010-2020 tem três áreas principais de foco: tecnologia e habilidades; Ciência e pesquisa; E cultura e sociedade.
Embora a “pesquisa de céus azuis”, como a astronomia, raramente contribua diretamente com resultados tangíveis em uma escala de tempo curto, a busca desta pesquisa requer tecnologia de ponta e métodos que podem em uma escala de tempo mais longa, através de sua aplicação mais ampla fazer a diferença.
Uma grande quantidade de exemplos mostram como o estudo da astronomia contribui para a tecnologia, economia e sociedade, constantemente empurrando para instrumentos, processos e software que estão além de nossas capacidades atuais.
Os frutos do desenvolvimento científico e tecnológico na astronomia, especialmente em áreas como óptica e eletrônica, tornaram-se essenciais ao nosso dia-a-dia, com aplicações como computadores pessoais, satélites de comunicação, telefones celulares, sistemas de posicionamento global, painéis solares e Ressonância Magnética (MRI) scanners.
Vários relatos dos EUA (National Research Council, 2010) e da Europa (Bode et al., 2008) indicam que as principais contribuições da astronomia não são apenas as aplicações tecnológicas e médicas (transferência de tecnologia, veja abaixo), mas uma perspectiva única que Estende nossos horizontes e nos ajuda a descobrir a grandeza do Universo e nosso lugar dentro dela. Em um nível mais premente, a astronomia nos ajuda a estudar como prolongar a sobrevivência de nossa espécie. Por exemplo, é fundamental estudar a influência do Sol no clima da Terra e como isso afetará o tempo, os níveis de água, etc. Somente o estudo do Sol e de outras estrelas pode nos ajudar a entender esses processos em sua totalidade. Além disso, mapear o movimento de todos os objetos em nosso Sistema Solar, nos permite prever as ameaças potenciais ao nosso planeta a partir do espaço. Tais eventos podem causar grandes mudanças em nosso mundo, como foi claramente demonstrado pelo impacto do meteorito em Chelyabinsk, Rússia em 2013.
Transferência de tecnologia
Da astronomia para a indústria
Alguns dos exemplos mais úteis de transferência de tecnologia entre astronomia e indústria incluem avanços em imagens e comunicações. Por exemplo, um filme chamado Kodak Technical Pan é amplamente utilizado por espectroscopistas médicos e industriais, fotógrafos industriais e artistas, e foi originalmente criado para que os astrônomos solares pudessem registrar as mudanças na estrutura superficial do Sol. Além disso, o desenvolvimento do Pan Tecnológico – novamente impulsionado pelos requisitos dos astrônomos – foi utilizado por várias décadas (até que foi descontinuado) para detectar culturas e florestas doentes, em odontologia e diagnóstico médico, e para sondar camadas de pinturas para revelar falsificações.
Em 2009 Willard S. Boyle e George E. Smith foram premiados com o Prêmio Nobel de Física pelo desenvolvimento de outro dispositivo que seria amplamente utilizado na indústria. Os sensores para captura de imagens desenvolvidos para imagens astronômicas, conhecidos como Dispositivos de Carga Acoplados (CCDs), foram usados pela primeira vez em astronomia em 1976. Em poucos anos eles substituíram o filme não apenas em telescópios, mas também em muitas câmeras pessoais, câmeras web E telefones celulares. A melhoria e a popularidade dos CCDs é atribuída à decisão da NASA de usar tecnologia CCD super-sensível no Telescópio Espacial Hubble.
No domínio da comunicação, a radioastronomia forneceu uma grande variedade de ferramentas úteis, dispositivos e métodos de processamento de dados. Muitas empresas de comunicações de sucesso foram originalmente fundadas por radioastrônomos. A linguagem de programação FORTH foi originalmente criada para ser usada pelo telescópio Kitt Peak de 36 pés e passou a fornecer a base para uma empresa altamente lucrativa (Forth Inc.). Ele agora está sendo usado pela FedEx em todo o mundo para seus serviços de rastreamento.
Alguns outros exemplos de transferência de tecnologia entre astronomia e indústria estão listados abaixo:
1- A empresa General Motors usa a linguagem de programação de astronomia Interactive Data Language (IDL) para analisar dados de acidentes de carro.
2- As primeiras patentes para técnicas de detecção de radiação gravitacional – produzidas quando os corpos maciços aceleram – foram adquiridas por uma empresa para ajudá-los a determinar a estabilidade gravitacional dos reservatórios de petróleo subterrâneos.
3- A empresa de telecomunicações AT & T utiliza a Redução de Imagens e a Facilidade de Análise (IRAF) – uma coleção de software escrita no Observatório Nacional de Astronomia Óptica – para analisar sistemas de computação e gráficos de física de estado sólido.
4- Larry Altschuler, astrônomo, foi responsável pelo desenvolvimento da tomografia – o processo de imagem em seções usando uma onda penetrante – através de seu trabalho sobre a reconstrução da Coroa Solar a partir de suas projeções.
Da astronomia ao setor aeroespacial
O setor aeroespacial compartilha a maior parte de sua tecnologia com a astronomia – especificamente no hardware do telescópio e do instrumento, na imagem latente, e nas técnicas processando da imagem.
Desde o desenvolvimento de telescópios espaciais, a aquisição de informações para a defesa mudou do uso de técnicas terrestres para aéreas e espaciais. Os satélites de defesa são essencialmente telescópios apontados para a Terra e requerem tecnologia e hardware idênticos aos utilizados em suas contrapartes astronômicas. Além disso, o processamento de imagens de satélite usa o mesmo software e processos que as imagens astronômicas.
Alguns exemplos específicos de desenvolvimentos astronômicos utilizados na defesa são apresentados a seguir:
1- Observações de estrelas e modelos de atmosferas estelares são usados para diferenciar entre plumas de foguetes e objetos cósmicos. O mesmo método está sendo estudado agora para utilização em sistemas de alerta precoce.
2- Observações de distribuições estelares no céu – que são usados para apontar e calibrar telescópios – também são usados na engenharia aeroespacial.
3- Os astrônomos desenvolveram um contador de fótons solar cego – um dispositivo que pode medir as partículas de luz de uma fonte, durante o dia, sem ser subjugado pelas partículas provenientes do Sol. Isto é agora usado para detectar fótons ultravioleta (UV) provenientes do escape de um míssil, permitindo um sistema de alerta de mísseis UV praticamente sem falso alarme. A mesma tecnologia também pode ser usada para detectar gases tóxicos.
4- Os satélites do Sistema de Posicionamento Global (GPS) dependem de objetos astronômicos, como quasares e galáxias distantes, para determinar posições precisas.
Da astronomia para o setor de energia
Os métodos astronômicos podem ser usados para encontrar novos combustíveis fósseis, bem como para avaliar a possibilidade de novas fontes de energia renováveis (National Research Council, 2010):
1- Duas empresas de petróleo, Texaco e BP, usam IDL para analisar amostras de núcleo em torno de campos de petróleo, bem como para pesquisa geral de petróleo.
2- Uma empresa australiana, chamada Ingenero, criou coletores de radiação solar para aproveitar o poder do Sol para obter energia na Terra. Eles criaram coletores de até 16 metros de diâmetro, o que só é possível com o uso de um material composto de grafite desenvolvido para um conjunto de telescópios em órbita.
4- A tecnologia projetada para a imagem de raios-X em telescópios de raios-X – que têm de ser projetados de forma diferente de telescópios de luz visível – agora é usado para monitorar fusão de plasma. Se a fusão – onde dois núcleos atômicos leves se fundem para formar um núcleo mais pesado – tornou-se possível controlar, poderia ser a resposta para uma energia segura, limpa.
Astronomia e medicina
Os astrônomos lutam constantemente para ver objetos cada vez mais escuros e distantes. Medicina lutas com questões semelhantes: para ver as coisas que são obscurecidas dentro do corpo humano. Ambas as disciplinas exigem imagens de alta resolução, precisas e detalhadas. Talvez o exemplo mais notável de transferência de conhecimento entre esses dois estudos seja a técnica de síntese de abertura, desenvolvida pelo radioastrônomo e prêmio Nobel, Martin Ryle. Esta tecnologia é utilizada na tomografia computadorizada (também conhecida como tomografia computadorizada ou tomografia computadorizada), ressonância magnética (MRIs), tomografia por emissão de pósitrons (PET) e muitas outras ferramentas de imagem médica.
Juntamente com estas técnicas de imagem, a astronomia desenvolveu muitas linguagens de programação que tornam o processamento de imagens muito mais fácil, especificamente IDL e IRAF. Essas linguagens são amplamente utilizadas para aplicações médicas.
Outro exemplo importante de como a pesquisa astronômica tem contribuído para o mundo médico é no desenvolvimento de áreas de trabalho limpas. A fabricação de telescópios espaciais exige um ambiente extremamente limpo para evitar poeira ou partículas que possam obscurecer ou obstruir os espelhos ou instrumentos nos telescópios. Os protocolos de sala limpa, filtros de ar e ternos de coelho que foram desenvolvidos para alcançar isso agora também são usados em hospitais e laboratórios farmacêuticos.
Algumas aplicações mais diretas de ferramentas astronômicas em medicina estão listadas abaixo:
1- Uma colaboração entre uma empresa farmacêutica e a Cambridge Automatic Plate Measuring Facility permite que amostras de sangue de pacientes com leucemia sejam analisadas mais rapidamente e assim garante mudanças mais precisas na medicação.
2- Os astrônomos de rádio desenvolveram um método que agora é usado como uma forma não invasiva de detectar tumores. Combinando isto com outros métodos tradicionais, existe uma taxa de detecção verdadeiramente positiva de 96% em doentes com câncer de mama.
3- Pequenos sensores térmicos inicialmente desenvolvidos para controlar as temperaturas dos instrumentos do telescópio são agora usados para controlar o aquecimento em unidades de neonatologia – unidades para o cuidado de recém-nascidos.
4- Um scanner de raios-X de baixa energia desenvolvido pela NASA é atualmente usado para cirurgia ambulatorial, lesões esportivas e em clínicas do terceiro mundo. Ele também tem sido usado pela Food and Drugs Administration (FDA) dos EUA para estudar se certas pílulas foram contaminadas.
5- Software para processamento de imagens de satélite tiradas do espaço agora está ajudando pesquisadores médicos a estabelecer um método simples para implementar a triagem em larga escala para a doença de Alzheimer.
6- Olhar através do olho cheio de fluido, constantemente em movimento de uma pessoa viva não é tão diferente de tentar observar objetos astronômicos através da atmosfera turbulenta, e a mesma abordagem fundamental parece funcionar para ambos. Óptica adaptativa utilizada em astronomia pode ser usado para imagens de retina em pacientes vivos para estudar doenças como degeneração macular e retinite pigmentosa em seus estágios iniciais.
Astronomia na vida cotidiana
Há muitas coisas que as pessoas encontram em uma base diária que foram derivados de tecnologias astronômicas. Talvez a invenção mais comumente derivada da astronomia seja a rede local sem fio (WLAN). Em 1977 John O’Sullivan desenvolveu um método para afiar imagens de um radiotelescópio. Esse mesmo método foi aplicado aos sinais de rádio em geral, especificamente para aqueles dedicados ao fortalecimento de redes de computadores, que agora é parte integrante de todas as implementações WLAN.
Outras tecnologias importantes para a vida cotidiana que foram originalmente desenvolvidas para a astronomia estão listadas abaixo:
1- A tecnologia de observatório de raios-X também é usada em cintos de bagagem de raios-X atuais nos aeroportos.
2- Nos aeroportos, um cromatógrafo de gás – para separar e analisar compostos – projetado para uma missão de Marte é usado para pesquisar bagagem para drogas e explosivos.
3- A polícia usa os fotômetros portáteis de Demanda de Oxigênio Químico (COD) – instrumentos desenvolvidos por astrônomos para medir a intensidade da luz – para verificar se as janelas dos carros são transparentes, conforme determinado pela lei.
4- Um espectrômetro de raios gama usado originalmente para analisar o solo lunar agora é usado como uma maneira não-invasiva para sondar o enfraquecimento estrutural de edifícios históricos ou para olhar por trás de mosaicos frágeis, como na Basílica de São Marcos, em Veneza.
Mais sutil do que essas contribuições para a tecnologia é a contribuição que a astronomia fez a nossa visão do tempo. Os primeiros calendários foram baseados no movimento da Lua e até mesmo a maneira que definimos um segundo é devido à astronomia. O relógio atômico, desenvolvido em 1955, foi calibrado usando o tempo astronômico de Ephemeris – uma escala de tempo astronômica padrão anterior adotada pela IAU em 1952. Isto conduziu à redefinição acordada internacional do segundo.
Fonte: International Astronomical Union
