Materiais - O que são Terras Raras?

Tabela Periódica dos Elementos

Imagem: Geology.com

Física, tecnologia e economia no mundo moderno

        Se você está lendo este texto em um celular, computador ou tablet, há uma chance enorme de que terras raras estejam literalmente nas suas mãos. Esses elementos químicos, apesar do nome curioso, são peças-chave da tecnologia moderna — e também um fator estratégico na economia e na geopolítica mundial.

Mas afinal: o que são terras raras e por que elas importam tanto?

O termo terras raras refere-se a um grupo de 17 elementos químicos da Tabela Periódica (ver imagem acima).

• Os 15 lantanídeos (do lantânio ao lutécio)
• Mais o escândio (Sc) e o ítrio (Y) 

O nome “terras raras” é um pouco enganoso, o que acontece é o seguinte:

• Elementos como cério, lantânio ou neodímio até são relativamente abundantes, mais que, por exemplo, o ouro ou a prata.
• O problema é que raramente aparecem em depósitos concentrados o suficiente para serem extraídos de forma econômica. Normalmente estão diluídos em minerais junto com outros elementos.

Eles recebem esse nome não porque sejam extremamente escassos na crosta terrestre, mas porque:

• dificilmente aparecem em concentrações elevadas,
• são quimicamente muito semelhantes entre si,
• e sua separação e purificação é complexa e cara.

Do ponto de vista da Física do estado sólido, esses elementos se destacam principalmente pelas propriedades magnéticas, ópticas e eletrônicas associadas aos elétrons da camada 4f.

   

---

Elementos e aplicações

As tabelas abaixo resume os elementos das terras raras e suas aplicações típicas:

Tabela 1 : Do número atômico 21 ao 62.

Tabela 2 : Do número atômico 63 ao 71.

Por que as terras raras são essenciais?

Fisicamente, esses elementos têm momentos magnéticos elevados, transições eletrônicas precisas e alta estabilidade térmica, tornando-os indispensáveis em:

• motores e veículos elétricos,

• turbinas eólicas,

• telas LED/OLED e fibras ópticas,

• equipamentos médicos (MRI, PET),

• tecnologias militares e aeroespaciais.

Sem eles, a transição energética e tecnológica moderna seria impossível.

Conclusão

        No século XXI, o controle das terras raras é estratégico: embora reservas existam em vários países, a maior parte da extração e do refino está concentrada na China, gerando dependência tecnológica, vulnerabilidade econômica e disputas geopolíticas. EUA, União Europeia, Japão e Brasil consideram-nas recursos tão estratégicos quanto o petróleo no século XX. Mais que elementos químicos, suas propriedades físicas — magnetismo, interação eletromagnética, emissão de luz e transporte de energia — são essenciais para tecnologias avançadas, mostrando como a Física se traduz em poder econômico, industrial e estratégico no mundo real.

Postagens relacionadas: 

Na postagem Construa um Motor Elétrico, mostro a interação entre dois ímãs de Neodímio e como um deles compõe um motor elétrico rudimentar. ( O Neodímio é um dos elementos mais importantes do grupo das terras raras). 

A postagem Teoria da Mecânica Quântica mostra como a física determina a localização dos elétrons em um átomo, essa informação esta relacionada as propriedades dos materiais listados nas tabelas 1 e 2 dessa postagem.

Exploração Espacial - Artemis II: Por que a NASA adiou o lançamento para março ?

        O programa Artemis, liderado pela NASA, tem como objetivo levar novamente seres humanos à Lua e estabelecer as bases para uma presença sustentada no espaço profundo. A missão Artemis II será um passo crucial nesse caminho: ela levará astronautas em uma viagem ao redor da Lua, sem pouso, testando pela primeira vez, em voo tripulado, o foguete SLS e a espaçonave Orion.

Antes de um lançamento desse porte, uma etapa fundamental precisa ser cumprida: o Wet Dress Rehearsal (WDR).

O que é o Wet Dress Rehearsal?

O Wet Dress Rehearsal pode ser entendido como um ensaio geral completo do lançamento. Nele, o foguete permanece na plataforma e todas as etapas da contagem regressiva são executadas como se o lançamento fosse real.

A diferença em relação a testes “secos” é que, no WDR, os tanques do foguete são abastecidos com propelentes reais — oxigênio líquido e hidrogênio líquido — em temperaturas extremamente baixas. Isso permite verificar:

• O comportamento estrutural do foguete sob condições criogênicas

• O funcionamento de válvulas, sensores e sistemas de pressurização

• A integração entre o foguete, a espaçonave Orion e os sistemas de solo

• A resposta automática dos sistemas de segurança

Em outras palavras, o WDR serve para descobrir problemas no chão, e não com astronautas a bordo.

O que ocorreu durante o WDR da Artemis II ?

        Durante o ensaio mais recente, realizado no início de fevereiro, os engenheiros identificaram um vazamento de hidrogênio líquido em uma das conexões do estágio central do SLS, durante o processo de abastecimento.

O hidrogênio líquido é particularmente desafiador do ponto de vista físico: suas moléculas são extremamente pequenas, o que facilita a fuga por microfrestas, especialmente quando materiais metálicos sofrem contração térmica ao serem resfriados a temperaturas criogênicas.

A equipe tentou mitigar o problema ajustando procedimentos e condições térmicas, mas, à medida que a contagem regressiva simulada se aproximava do momento final, o sistema detectou um aumento no vazamento. Por segurança, o teste foi interrompido automaticamente.

Além disso, o WDR revelou outros pontos menores que exigem análise, como o comportamento de válvulas, efeitos do frio extremo em equipamentos de solo e verificações adicionais nos sistemas da espaçonave Orion.

Por que isso levou ao adiamento do lançamento ?

        Em missões tripuladas, segurança vem antes de cronograma. Um vazamento de hidrogênio, mesmo que pequeno, não é algo aceitável em um lançamento real, pois pode comprometer tanto a integridade do veículo quanto a segurança da tripulação.

Após o WDR, a NASA precisa:

1. Analisar detalhadamente os dados coletados

2. Identificar a causa exata do vazamento

3. Realizar correções ou ajustes necessários

4. Confirmar que o problema não se repete

5. Validar novamente os procedimentos de lançamento

Esse processo exige tempo — e não pode ser apressado.

Além disso, lançamentos lunares dependem de janelas orbitais específicas, determinadas pela mecânica celeste e pelas condições necessárias para uma trajetória segura até a Lua e de volta à Terra. Com o tempo adicional necessário para revisões e possíveis novos testes, a próxima janela viável passou a ser em março.

Fontes:

NASA – Artemis II Overview
Página oficial da missão Artemis II, com objetivos, cronograma e atualizações técnicas.
https://www.nasa.gov/artemis-ii

NASA – Space Launch System (SLS)
Informações técnicas sobre o foguete SLS, incluindo sistemas criogênicos.
https://www.nasa.gov/sls

NASA – Orion Spacecraft
Detalhes sobre a espaçonave Orion e seus sistemas.
https://www.nasa.gov/orion

Exploração Espacial - Artemis II: Por que o frio "congelou" nossos planos de ir à Lua?

Artemis II: A missão levará quatro astronautas para orbitar a Lua e testar os sistemas para os futuros pousos lunares. 📸 NASA/Joel Kowsky

        Se você estava com a pipoca na mão esperando o grande lançamento da missão Artemis II, deve ter visto que o cronômetro deu uma pausa. A NASA e as agências parceiras decidiram adiar o lançamento para o dia 8, e o motivo é um velho conhecido de quem vive em climas rigorosos: o frio extremo.

Pode parecer ironia que uma nave projetada para enfrentar o vácuo gelado do espaço tenha problemas com o inverno terrestre, mas a realidade da engenharia aeroespacial é um pouco mais delicada.

Por que o adiamento foi necessário?

A segurança é a palavra de ordem quando temos quatro astronautas a bordo da cápsula Orion. O frio excessivo impacta o lançamento de duas formas principais:

Propriedades dos Materiais: Temperaturas muito baixas podem tornar vedações de borracha e componentes plásticos quebradiços. Quem não se lembra do trágico caso do Challenger? O frio compromete a elasticidade dos anéis de vedação, e a NASA não corre riscos.

Abastecimento de Combustível: O hidrogênio e o oxigênio líquidos já são mantidos em temperaturas criogênicas. Se o ambiente externo estiver frio demais, isso pode afetar a pressão nos tanques e causar o congelamento de linhas de purga ou válvulas essenciais.

Recuperação e Resgate: Além do foguete, as equipes de suporte precisam de condições seguras para operar no mar em caso de um aborto de lançamento.

O que esperar do dia 8?

        A missão Artemis II é um marco histórico. Pela primeira vez em mais de 50 anos, seres humanos viajarão para as proximidades da Lua. Não se trata de um pouso ainda (isso fica para a Artemis III), mas sim de um voo de trajetória de retorno livre para testar todos os sistemas de suporte à vida da Orion.

        Curiosidade: A tripulação conta com Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch e o canadense Jeremy Hansen. Eles serão os primeiros humanos a ver a face oculta da Lua de perto desde o programa Apollo!

Conclusão

Adiar um lançamento não é um fracasso, é prudência. No mundo da exploração espacial, é sempre melhor esperar pelo clima perfeito do que arriscar uma missão de bilhões de dólares e, mais importante, a vida da tripulação.

Agora, nossos olhos estão voltados para o dia 8. Fiquem ligados aqui no blog para novas atualizações.

Fontes:

NASA - Artemis II Rollout to Launch Pad 39B (17 de janeiro de 2026).

NASA - Updates Artemis II , Launch Opportunities (30 de janeiro de 2026).

Solução (parcial) do problema do giroscópio

 

>> Se você não assistiu o vídeo do DESAFIO clique aqui. <<

Astronomia - Sistemas de coordenadas #1

Uma forma interessante de observar os movimentos dos astros em relação a Terra é observá-los em vários dias ao longo do ano, sempre no mesmo horário. Desta forma eliminamos o movimento de rotação terrestre. Vejamos por exemplo o movimento do Sol.

Mas por que o Sol descreve essa trajetória no céu? Observe a imagem acima com atenção. Note que a posição do Sol ao longo do ano varia  "para baixo" e "para cima" (Norte e Sul), de acordo com as estações, mas também para direita e para a esquerda (Leste e Oeste).

Para melhor qualificar observações, é preciso definir grandezas físicas e unidades de medida. O objetivo aqui é medir posição. Para medir posição será necessário definir um referencial. Além do referencial é necessário definir um sistema de coordenadas. Vários sistemas de coordenadas podem ser utilizados para medir posição dos astros. Um desses sistemas de coordenadas é o sistema horizontal.

O sistema horizontal é um sistema local. As coordenadas azimute e altura dependem do lugar e do instante da observação. Essas coordenadas são:

• Azimute (A): é o ângulo medido sobre o horizonte, no sentido horário, com origem no Norte geográfico e extremidade no círculo vertical do astro. O azimute varia entre 0° e 360°.
  
  
• Altura (h): é o ângulo medido sobre o círculo vertical do astro, com origem no horizonte e extremidade no astro. A altura varia entre -90° e +90°. 

Utilizando este sistema é possível qualificar melhor as observações. Por exemplo:

A posição do sol em Curitiba no dia 22/09/2012 às 14h37min foi A=56,98° e h=316,93°.

Referências:

O que é Analemma? - http://www.analemma.com/Pages/framesPage.html

O problema do ensino da órbita da Terra  - http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol4/Num2/v4n2a06.pdf

Sistemas de coordenadas em astronomia - http://astro.if.ufrgs.br/coord.htm

Medidas de posição solar - http://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php?lang=pt