Os satélites artificiais e as sondas para exploração espacial são…

Os satélites artificiais e as sondas para exploração espacial são algumas das grandes realizações humanas desenvolvidas no último século. Para coletar e armazenar informações ao longo de anos, esses equipamentos precisam de energia. Como forma de fornecer energia limpa ao satélite, são acoplados diversos painéis de células solares, que, em fotografias, muitas vezes são confundidos com “asas”. Um satélite geoestacionário precisa armazenar a energia obtida pelos seus painéis solares em suas baterias. Como forma de otimizar o processo de absorção da energia solar, o ideal é que a superfície dos painéis mantenha-se perpendicular aos raios solares incidentes. Para isso, foi adaptado um sistema que rotaciona os painéis solares com velocidade angular constante. Qual é a velocidade de rotação dos painéis em comparação à velocidade de rotação da Terra ($R T$ )?

GABARITO: C

Para resolver esta questão, devemos analisar o movimento relativo entre o satélite, a Terra e o Sol. Um satélite geoestacionário, por definição, possui um período de translação ao redor da Terra igual ao período de rotação da própria Terra em torno de seu eixo, que é de aproximadamente $24$ horas. Isso significa que sua velocidade angular orbital é idêntica à velocidade angular de rotação da Terra ($R_T$).

O enunciado afirma que os painéis solares devem permanecer perpendiculares aos raios solares incidentes. Do ponto de vista de um observador no satélite (ou na Terra), o Sol descreve um movimento aparente completo ($360^\circ$) ao longo de um dia sideral ($24$ horas). Portanto, para que os painéis acompanhem o Sol e mantenham a incidência perpendicular constante, eles precisam completar uma rotação de $360^\circ$ no mesmo intervalo de tempo de $24$ horas.

Como a velocidade de rotação da Terra ($R_T$) também corresponde a uma volta completa em $24$ horas, a velocidade de rotação dos painéis deve ser exatamente igual a $R_T$.

Análise das alternativas:

• Incorreta. O aluno divide a velocidade por 4, talvez confundindo o ciclo diário com as 6 horas de um quadrante orbital. Operação errada: $1 / 4 \cdot R_T = 0{,}25 R_T$.
• Incorreta. O aluno supõe que os painéis só precisam girar durante o período de insolação (metade do dia) ou confunde o raio com o diâmetro da trajetória. Operação errada: $1 / 2 \cdot R_T = 0{,}5 R_T$.
• Correta. Como o período para acompanhar o Sol é de 24 horas, a velocidade angular é $\omega = 2\pi / 24\text{ h} = R_T$.
• Incorreta. O aluno dobra a velocidade, possivelmente somando a rotação do satélite com a rotação da Terra de forma indevida. Operação errada: $2 \cdot R_T = 2 R_T$.
• Incorreta. O aluno multiplica a velocidade por 4, talvez associando erroneamente aos 4 fusos horários principais ou estações. Operação errada: $4 \cdot R_T = 4 R_T$.