Tecnologia Científica

Enfrentando mares tempestuosos
Themistoklis Sapsis aborda problemas de engenharia associados ao ambiente oceânico imprevisível e seus efeitos em navios e outras estruturas.
Por Michaela Jarvis - 19/09/2021


Themistoklis Sapsis, professor associado de engenharia mecânica do MIT, usa métodos analíticos e computacionais para tentar prever o comportamento - como ondas do mar ou instabilidade dentro de uma turbina a gás - em meio a dinâmicas incertas e ocasionalmente extremas. Créditos: Imagem: M. Scott Brauer

Em seu primeiro dia de aulas na Escola de Arquitetura Naval e Engenharia Marinha da Universidade Técnica de Atenas, Themistoklis Sapsis teve uma realização muito satisfatória.

“Percebi que os navios e outras estruturas marítimas são os únicos que operam na interface de dois meios diferentes: o ar e a água”, diz Sapsis. “Essa propriedade sozinha cria tantos desafios em termos de modelagem matemática e computacional. E, é claro, esses meios de comunicação não são nada calmos - eles são aleatórios e muitas vezes surpreendentemente imprevisíveis. ”

Em outras palavras, Sapsis não teve que escolher entre suas duas grandes paixões: enormes navios e estruturas oceânicas, de um lado, e matemática, do outro. Hoje, Sapsis, professor associado de engenharia mecânica do MIT, usa métodos analíticos e computacionais para tentar prever o comportamento - como ondas do mar ou instabilidade dentro de uma turbina a gás - em meio a dinâmicas incertas e ocasionalmente extremas. Seu objetivo é criar projetos para estruturas que sejam robustas e seguras mesmo em uma ampla gama de condições. Por exemplo, ele pode estudar as cargas que atuam em um navio durante uma tempestade, ou a separação do fluxo e redução de sustentação em torno da pá do rotor de um helicóptero durante uma manobra difícil.

“Esses eventos são reais - geralmente levam a grandes catástrofes e baixas”, diz Sapsis. “Meu objetivo é predizê-los e desenvolver algoritmos que possam simulá-los rapidamente. Se atingirmos esse objetivo, poderemos começar a falar sobre otimização e design desses sistemas levando em consideração esses eventos extremos, raros, mas possivelmente catastróficos. ”

Tendo crescido em Atenas, onde grandes tradições marítimas e matemáticas datam dos tempos antigos, a casa de Sapsis era "cheia de elementos de máquina, motores sobressalentes e projetos de engenharia", as ferramentas do ofício de seu pai como engenheiro superintendente na indústria marítima.

Seu pai viajava internacionalmente para supervisionar grandes reparos de navios, e Sapsis costumava acompanhá-lo.

“Acho que o que mais me impressionou quando criança foi o tamanho dessas embarcações e principalmente os motores. Era preciso subir cinco ou seis lances de escada para ver tudo ”, lembra ele.

Também na casa da Sapsis havia livros de matemática e engenharia - “muitos deles”, diz ele. Seu pai insistia que ele estudasse matemática de perto, ao mesmo tempo que o jovem Sapsis conduzia experimentos de física no porão.

“Essa transição de vaivém entre os sistemas dinâmicos - mais geralmente a matemática - e a arquitetura naval” estava frequentemente em sua mente, diz Sapsis.

Na faculdade, Sapsis acabou frequentando todas as aulas de matemática oferecidas. Ele diz que teve a sorte de entrar em contato desde o início com o professor mais inclinado à matemática da Escola de Arquitetura Naval e Engenharia Marinha, que então orientou Sapsis por três anos. Nas horas vagas, Sapsis chegou a frequentar aulas na Escola de Matemática Aplicada da universidade.

Sua tese de graduação foi sobre a descrição probabilística de sistemas dinâmicos sujeitos a excitações aleatórias, um tópico importante para a compreensão dos movimentos de grandes navios e cargas. Uma das descobertas de pesquisa mais memoráveis ​​de Sapsis ocorreu enquanto ele estava trabalhando naquela tese.

“Meu orientador de teses me deu um problema legal”, diz Sapsis. “Ele me avisou que provavelmente eu não conseguiria algo novo, pois esse era um problema antigo e muitos tentaram nas últimas décadas sem sucesso.”

Nos seis meses seguintes, Sapsis repassou todas as etapas dos métodos que estavam na literatura acadêmica, “repetidamente”, diz ele, tentando entender por que várias abordagens falharam. Ele começou a discernir um caminho para derivar um novo conjunto de equações que poderia atingir seu objetivo, mas havia obstáculos técnicos.

“Sem muita esperança, pois sabia que se tratava de um problema antigo, mas com muita curiosidade, comecei a trabalhar nas diferentes etapas”, diz Sapsis. “Depois de algumas semanas de trabalho, percebi que as etapas estavam concluídas e tinha um novo conjunto de equações!”

“Certamente foi um dos meus momentos mais entusiasmados”, diz Sapsis, “quando ouvi meu orientador dizer: 'Sim, isso é novo e é importante!'”

Desde aquele sucesso inicial, os problemas de engenharia e arquitetura associados à construção para o ambiente oceânico extremo e imprevisível forneceram à Sapsis muitos problemas de pesquisa para resolver.

“A arquitetura naval é uma das profissões mais antigas, com muitos problemas em aberto e muitos outros surgindo”, diz ele. “As ferramentas teóricas não devem ser mais complexas do que o próprio problema. No entanto, neste caso, existem alguns problemas físicos realmente desafiadores que requerem o desenvolvimento de métodos matemáticos e computacionais fundamentalmente novos. Estou sempre tentando começar com os fundamentos e construir as ferramentas teóricas e computacionais certas para, com sorte, chegar mais perto da modelagem de certos fenômenos complexos. ”

Sapsis, que ingressou no corpo docente do MIT em 2013 e foi titular em 2019, diz que adora a energia e o ritmo do Instituto, onde “há tantas coisas acontecendo aqui que você nunca vai sentir que realizou o suficiente - mas de uma forma saudável . ”

“Sempre me sinto humilde pelas incríveis realizações de meus colegas e de nossos alunos e pós-doutorandos”, diz ele. “É um lugar cheio de pura paixão e talento, unidos por uma boa causa, para resolver os problemas mais difíceis do mundo.”

Hoje em dia, Sapsis diz que são seus alunos que vivenciam a pura emoção de encontrar soluções para os problemas da área.

“Meus alunos e pós-doutorandos agora são os que têm o prazer de ser os primeiros a saber quando uma nova ideia funciona”, diz Sapsis. “Tenho que admitir, no entanto, que guardo alguns problemas para mim.”

Na verdade, Sapsis diz que relaxa “pensando em um problema legal: um de alto risco e de baixas expectativas. Penso em uma estratégia para fazer isso, mas sei que muito provavelmente não funcionará. Isso é algo que não considero um trabalho. ”

 

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