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quinta-feira, 29 de março de 2018

Como lançar um foguete no espaço?


No mês passado noticiamos o lançamento do foguete Falcon Heavy pela SpaceX. O espetáculo chamou a atenção de milhões de pessoas ao redor do mundo e o seu lançamento foi recheado de novidades, porém você já se perguntou da onde veio a ideia do foguete como conhecemos hoje e como ele funciona?

Voltando para o século XIII, foi na China que apareceram os primeiros predecessores dos foguetes espaciais: os fogos de artifício. Inicialmente com propósitos de entretenimento, esses ‘primeiros foguetes’ funcionavam a base de pólvora, onde se acendiam o pavio para fazer a propulsão e rápida ascensão do fogo de artifício e, a certa altura, explode violentamente e, por reações químicas de compostos adicionados à ele, podem liberar aquelas bonitas imagens das mais diversas cores no céu.


Não demorou muito tempo para verem um potencial bélico nos foguetes e logo foram utilizados pelos mais diversos povos, destacando-se o uso no século XIX durante as Guerras Napoleônicas  como uma arma incendiária e aprimoramento de artilharia.

Não demorou muito (final do século XIX e início do século XX) para aparecer cientistas que viam o foguete como um sistema capaz de levar veículos aeroespaciais para fora da órbita terrestre, com foco no Dr. Robert Hutchings Goddard, inventor do foguete espacial de combustível líquido. Em relativamente pouco tempo Goddard conseguiu projetar modelos que ultrapassaram a barreira do som e que poderiam carregar em seu interior pequenos instrumentos, como câmera fotográfica, termômetro e o giroscópio, que são componentes importantes para o uso e orientação do foguete. Com sua morte em 1945, suas patentes foram compradas pelo governo estado-unidense  e, aí, foram utilizadas na ainda incipiente corrida espacial que ocorreu durante a Guerra Fria.

Foi em 16 de julho de 1969 que realmente os foguetes ganharam o seu maior destaque de todos os tempos: o lançamento do módulo Apollo 11 sendo carregado pelo foguete Saturno V com destino à Lua. Esse foi um espetáculo transmitido ao vivo pelo o mundo inteiro e até hoje fascina (e intriga os conspiracionistas) pela demonstração da tecnologia.


Depois de todo esse histórico, vamos para a parte tecnológica: como funciona um foguete espacial? Ele é basicamente uma máquina que se desloca expelindo um fluxo de gás a altíssimas velocidades. O princípio básico que rege o seu movimento é a famosa terceira lei de Newton (para cada ação há uma reação igual e oposta), cujo efeito também pode ser visto em uma mangueira de água: quando a água escapa com força pelo bocal, a mangueira é impulsionada para trás e, quanto menor o diâmetro da saída, maior será o empuxo. Nos foguetes, quando os gases queimados escapam em um jato forte através de um bocal comprimido, a máquina é impulsionada na direção oposta, tudo dependendo da massa e da velocidade dos gases.


Como mostrado no vídeo abaixo, módulos do foguete são ‘descartados’ durante a decolagem. Isso se deve ao fato de que a maior parte da estrutura dos veículos espaciais é destinada exclusivamente para o transporte de combustível. A questão é que uma grande quantidade desse combustível é gasta apenas nessa parte inicial da viagem (dentro da atmosfera terrestre), visto a grande necessidade de levantar um veículo do chão com o peso de milhares de toneladas.


Após esse trecho inicial, seria inútil continuar carregando a estrutura destinada a carregar o combustível já utilizado, então aí entra a genialidade do foguete de vários estágios, sendo que o foguete pode ser subdividido em até quatro elementos, sendo que cada um pode se destacar do resto do foguete assim que o combustível ali armazenado se esgote.


Ainda muitos avanços estão sendo feitos na tecnologia dos foguetes, como o uso de motores mais potentes (como o de combustível híbrido) e até com fontes de energia que ainda não estão dominadas, como o foguete de fusão nuclear. O mais recente avanço foi feito pela SpaceX, onde dois dos três módulos do foguete (que normalmente são descartados) conseguiram pousar de volta na Terra em lugares pré-determinados, reduzindo muito o seu custo de lançamento quando comparado com os custos de outros (US$62 milhões x US$109 milhões).


Sobre o autor: Lucas Farinazzo Marques
kim_farinazzo@hotmail.com
Biólogo pela Universidade Federal de Juiz de Fora, e atualmente trabalha com Bioinformática.


Fontes utilizadas na elaboração da matéria:
Em português: http://www.portalsaofrancisco.com.br/curiosidades/foguete
http://www.dec.ufcg.edu.br/biografias/RoberHut.html
https://pt.wikipedia.org/wiki/Foguete_espacial

Em inglês: http://www.allstar.fiu.edu/aero/rocket-history.htm
http://fortune.com/2017/04/05/spacex-united-launch-alliance-rocket-price/

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