Estudantes portugueses do secundário medem o campo magnético da Terra a partir da ISS

Três estudantes do ensino secundário usaram um computador Raspberry Pi para tentar medir o campo magnético da Terra a partir da Estação Espacial Internacional. A equipa coordenada pelo professor Nuno Barros e Sá programou um add-on para o minúsculo e barato computador visando medir o campo magnético da Terra em órbita.

Estudantes portugueses deixam marca no estudo do campo magnético da Terra

Publicado em nome da Associação Americana de Professores de Física pela AIP Publishing, Lourenço Faria, Bernardo Alves, e Miguel Cymbron, juntamente com o seu mentor docente, Nuno Barros e Sá, relataram os resultados do seu projeto intitulado "Modelando o campo magnético da Terra" no American Journal of Physics.

Os estudantes programaram um add-on para Raspberry Pi que foi usado nas medições do campo magnético da Terra em órbita. Conhecido como Sense Hat, este componente adicional continha um magnetómetro, giroscópio, acelerómetro, e sensores de temperatura, pressão e humidade.

Código a bordo da estação espacial

O campo magnético da Terra, também chamado campo geomagnético, estende-se por dezenas de milhares de quilómetros no espaço, formando a magnetosfera da Terra. O magnetómetro fluxgate e o magnetómetro de precisão de protões são mais comummente utilizados para medições geomagnéticas.

Em 2018, investigadores no Canadá, Estados Unidos e Europa desenvolveram uma forma inovadora de medir remotamente o campo magnético da Terra. Através do zapping de uma camada de átomos de sódio flutuando 100 quilómetros acima do planeta com lasers no solo.

O método utilizado pelos estudantes surgiu como parte de um concurso.

A Agência Espacial Europeia tinha-se juntado à Fundação Raspberry Pi do Reino Unido para realizar um concurso para estudantes do ensino secundário. Conhecido como o Desafio Astro Pi, os estudantes eram obrigados a programar um computador Raspberry Pi com código para ser executado a bordo da estação espacial.

Vi o desafio Astro Pi como uma oportunidade de alargar o meu conjunto de conhecimentos e competências, e acabou por me apresentar a realidade complexa, mas excitante do mundo prático.

Disse Lourenço Faria, co-autor e um dos estudantes envolvidos no projeto.

A estação espacial tinha adquirido dados para mapear o campo magnético da Terra. Os estudantes utilizaram estes dados e compararam os seus resultados com os dados do Campo de Referência Geomagnético Internacional (IGRF).

Reconstruir as principais características da Terra

O IGRF utiliza observações e satélites para calcular as medições do campo magnético da Terra. Estes dados são atualizados a cada cinco anos. Assim, os estudantes compararam as suas medições feitas em abril de 2021, com os últimos dados do IGRF de 2020. Os seus dados diferiram dos resultados do IGRF por uma quantidade significativa, mas fixa.

No entanto, a diferença foi atribuída a um campo magnético estático dentro da estação espacial. A equipa repetiu então a sua análise utilizando mais 15 órbitas de dados ISS e notou uma ligeira melhoria nos resultados.

O facto de as principais características do campo magnético terrestre poderem ser reconstruídas com apenas três horas de medições de um magnetómetro de baixo custo a bordo da estação espacial foi algo surpreendente.

Um projeto que poderá ligar estudantes

Embora destinado à estação espacial, o projeto pode ser facilmente adaptado a medições baseadas no solo utilizando equipamento de laboratório ou aplicações de magnetómetros para smartphones.

A realização de medições em todo o mundo e a partilha de dados através da Internet ou dos meios de comunicação social tornaria um projeto científico interessante que poderia ligar estudantes de diferentes países.

Disse Nuno Barros e Sá, co-autor e mentor do corpo docente dos estudantes.