Visão Geral
O Programa de Investigação em Ciências Físicas da NASA tem feito contribuições em duas áreas distintas: primeiro, a investigação fundamental, que investiga fenómenos físicos na ausência de gravidade e leis fundamentais do universo, e segundo, a investigação aplicada, que contribui para o entendimento básico subjacente às tecnologias de exploração espacial. Ao completar essas investigações, as ciências físicas fornecem conhecimento científico básico, resultados que levam ao benefício social e contribuições para o entendimento básico subjacente às tecnologias de exploração espacial, tais como geração e armazenamento de energia, propulsão espacial, sistemas de suporte de vida e monitoramento e controle ambiental. Todos levaram a sistemas espaciais melhorados ou a novos produtos na Terra.
Os nossos principais objectivos incluem:
- Investigar leis fundamentais da física, muitas vezes usando microgravidade ou distâncias interplanetárias como ferramentas de pesquisa
- Prover compreensão mecanicista dos processos subjacentes às tecnologias de exploração espacial, tais como geração e armazenamento de energia, propulsão espacial, sistemas de suporte à vida, e monitorização e controlo ambiental
- Apoio à transferência de conhecimento e tecnologia da investigação baseada no espaço para sistemas terrestres para beneficiar a vida na Terra
- Desenvolvimento de tecnologias de ponta para facilitar a investigação de voos espaciais
- Promoção de ciência aberta através da partilha de dados
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A Estação Espacial Internacional fornece a condição altamente desejada de microgravidade de longa duração, permitindo uma investigação contínua e interactiva semelhante à dos laboratórios baseados na Terra, mesmo fornecendo validade estatística quando necessário. O programa também se beneficiou de colaborações de pesquisa com os parceiros da Estação Espacial Internacional (Rússia, Europa, Japão, Canadá) e governos estrangeiros individuais com programas espaciais, como França, Alemanha e Itália.
A pesquisa em ciências físicas da NASA está organizada em seis disciplinas – Biofísica, Ciência da Combustão, Fluidos Complexos, Física dos Fluidos, Física Fundamental e Ciência dos Materiais. Conduzidas num ambiente quase sem peso, as experiências nestas disciplinas revelam como os sistemas físicos respondem à quase ausência de convecção, sedimentação ou flacidez. Também revelam como outras forças, como as forças capilares, que são pequenas em comparação com a gravidade, podem dominar o comportamento do sistema no espaço. Os dados adquiridos a partir destas investigações são armazenados no Sistema Informático de Ciências Físicas (PSI) da NASA e estão disponíveis ao público.
Se você é um pesquisador e está interessado em aprender mais sobre o programa de Ciências Físicas da NASA, entre em contato com o Dr. Brad Carpenter para a física fundamental, e com o Dr. Fran Chiaramonte para todas as outras disciplinas e PSI.
A seguinte informação é um resumo das seis disciplinas e do banco de dados PSI.
Sistema Informático de Ciências Físicas (base de dados)
Biofísica | Ciência da Combustão | Fluidos Complexos |Física dos Fluidos |Física Fundamental |Física dos Materiais
No cumprimento do novo modelo de Ciência Aberta, temos o prazer de anunciar o repositório de dados de Ciência Física Informática (PSI) para experimentos de Ciência Física realizados na Estação Espacial Internacional (ISS). O sistema PSI é acessível e aberto ao público. Isto proporciona aos investigadores a oportunidade de conhecerem os resultados das investigações de voo anteriores, expandindo as pesquisas realizadas. Esta abordagem permitirá a realização de numerosas investigações em terra a partir dos dados de um experimento de voo, aumentando exponencialmente o nosso corpo de conhecimento. A PSI também atende à política de dados abertos do Presidente. O site pode ser encontrado em http://psi.nasa.gov.
Biofísica
Macromoléculas Biológicas | Biomateriais | Física Biológica | Fluidos da Biologia
No laboratório da Estação Espacial Internacional, a NASA desenvolve cristais de macromoléculas biológicas mais perfeitas e analisa-as usando um método conhecido como difração. A difração visa feixes de luz ou partículas nos cristais e depois estuda o padrão de dispersão para determinar a estrutura das moléculas que os formam. A falta de flutuabilidade dos fluxos de fluido e a sedimentação no espaço tipicamente fazem com que os cristais cresçam mais lentamente do que cresceriam no solo e reduzem os defeitos de incorporação, permitindo aos pesquisadores obter melhores dados de difração.
Ciência da combustão
Segurança contra incêndio da nave | Gotas | Gases – Pré-misturados e não pré-misturados | Combustíveis sólidos | Fluidos de reacção supercrítica
Nos Estados Unidos, os processos de combustão contribuem para cerca de 85% da energia fornecida e são parte integrante de muitos processos de fabricação industrial. A combustão produz gases de efeito estufa e fuligem, o que contribui para o aquecimento global e causa preocupações significativas com a saúde. O Programa de Ciência da Combustão realiza experimentos idealizados na Estação Espacial Internacional onde a remoção da gravidade permite aos pesquisadores estudar detalhes dos processos de combustão que não podem ser prontamente estudados no solo. O ambiente da Estação Espacial também fornece um importante banco de testes para o estudo do risco de incêndio das naves espaciais.
Saiba mais sobre a pesquisa da ciência da combustão no Glenn Research Center
Fluid Physics
Fluxo bifásico diabático |Fervura e condensação |Fluxo capilar e fenômenos interfaciais |Armazenamento e manuseio criogênico
Um fluido é qualquer material que flui em resposta a uma força aplicada, portanto líquidos e gases são fluidos. O seu movimento é responsável pela maior parte do transporte e mistura em processos naturais e humanos e dentro de todos os organismos vivos. A física dos fluidos é o estudo do movimento de líquidos e gases e o transporte associado de massa, momento e energia. A necessidade de compreender melhor o comportamento dos fluidos criou uma comunidade de pesquisa multidisciplinar cuja vitalidade contínua é marcada pela contínua emergência de novos campos na ciência básica e aplicada. O ambiente de baixa gravidade da Estação Espacial Internacional oferece um lugar único para estudar a física dos fluidos e os fenômenos de transporte. Condições quase sem peso permitem aos investigadores observar e controlar fenómenos de fluidos de formas não possíveis na Terra. As áreas de pesquisa incluem fluxos adiabáticos de duas fases, fluxos de ebulição e condensação, fluxos capilares e fenômenos interfaciais, e fluxos relacionados a sistemas criogênicos.
Saiba mais sobre a pesquisa de física de fluidos no Glenn Research Center
Fluidos Complexos
Coloides | Cristais Líquidos | Espumas | Géis | Escoamentos Granulares
O Programa de Pesquisa de Fluidos Complexos de Microgravura estuda misturas binárias que consistem de fases líquido-sólido, líquido-líquido ou modelo líquido-gás. As áreas de pesquisa incluem sistemas coloidais, cristais líquidos, espumas, géis, emulsões e fluxos granulares. Este programa inclui temas de matéria condensada suave que abrangem uma variedade de estados físicos que são facilmente deformados por tensões térmicas ou flutuações térmicas. Na microgravidade, os efeitos da sedimentação e do mascaramento por convecção são removidos para que a interação da fase dispersa e do meio de dispersão possa ser observada em uma escala de tempo não disponível na Terra.
Saiba mais sobre pesquisa de física de fluidos no Glenn Research Center
Física Fundamental
Relógio Óptico/Atômico Espacial | Teste Quântico do Princípio de Equivalência | Física do Átomo Frio | Fenômenos do Ponto Crítico | Plasmas empoeirados
O Programa de Física Fundamental realiza pesquisas cuidadosamente projetadas no espaço que avançam nosso entendimento das leis físicas, princípios organizadores da natureza e como essas leis e princípios podem ser manipulados por cientistas e tecnologias para beneficiar a humanidade na Terra e no espaço. A NASA está desenvolvendo um laboratório de átomos frios de classe mundial para a Estação Espacial Internacional que permitirá aos cientistas estudar o comportamento dos átomos dentro de cerca de dez trilhões de um grau de zero absoluto. A NASA também está colaborando estreitamente com cientistas europeus e a Agência Espacial Européia nos estudos de um conjunto de relógios atômicos no espaço, na pesquisa de fenômenos críticos a bordo das instalações do CNES DECLIC-ALI, e em experimentos futuros visando campos tão abrangentes como estudos de plasmas complexos no espaço e teste quântico do princípio da equivalência.
Saiba mais sobre pesquisas fundamentais de física no laboratório de Jet Propulsion
Materials Science
Metals | Semicondutores | Polímeros e Orgânicos | Vidros e Cerâmicas | Materiais Granulares
O Programa de Ciência de Materiais de Microgravura realiza experimentos na Estação Espacial Internacional, projetada para melhorar nossa compreensão do processamento e propriedades dos materiais. Este entendimento científico é então aplicado aos processos industriais baseados na Terra, a fim de alcançar materiais melhores e/ou menos caros. A Estação Espacial proporciona um ambiente simplificado para o estudo de materiais, uma vez que existe uma convecção quase insignificante, impulsionada pela sedimentação e flutuabilidade, que afecta as observações. Isto ajuda os cientistas a esclarecer o papel dos diferentes efeitos nos processos dos materiais. Muitos dos experimentos da ciência dos materiais utilizarão a abordagem de Ciência Aberta, conhecida como Laboratório de Materiais. Esta abordagem é descrita na seção PSI abaixo.
Saiba mais sobre a pesquisa de materiais no Centro de Vôo Espacial Marshall
Saiba mais sobre a Pesquisa de Ciência de Materiais Rack-1 na Estação Espacial Internacional
Saiba mais sobre o Porta-luvas da Ciência da Microgravidade na Estação Espacial Internacional