Foguetes e lançamentos de foguetes informações e fatos

Desde a invenção da pólvora na China, há mais de sete séculos, os humanos enviaram cilindros para os céus com a ajuda de explosões controladas. Essas naves e seus motores, chamados foguetes, assumiram muitos papéis como fogos de artifício, sinalizadores e armas de guerra.

Mas desde a década de 1950, os foguetes também nos permitem enviar robôs, animais e pessoas em órbita ao redor da Terra – e até além.

Como funcionam os foguetes?

Por mais tentadora que seja a lógica, os foguetes não funcionam “empurrando contra o ar”, pois também funcionam no vácuo do espaço. Em vez disso, os foguetes aproveitam o momento, ou quanta energia um objeto em movimento tem.

Se nenhuma força externa atuar em um grupo de objetos, o momento combinado do grupo deve permanecer constante ao longo do tempo. Imagine-se em um skate com uma bola de basquete nas mãos. Se você jogar a bola de basquete em uma direção, você e o skate rolarão na direção oposta para conservar o impulso. Quanto mais rápido você joga a bola, mais rápido você rola para trás.

Os foguetes funcionam expelindo gases quentes que atuam da mesma forma que a bola de basquete. As moléculas de gás do escapamento não pesam muito individualmente, mas saem do bico do foguete muito rápido, dando-lhes muito impulso. Como resultado, o foguete se move na direção oposta do escapamento com a mesma potência total.

Foguetes fazem exaustão queimando combustível em um motor de foguete. Ao contrário dos motores a jato dos aviões, os foguetes são projetados para trabalhar no espaço: eles não têm entradas de ar e trazem seus próprios oxidantes, substâncias que desempenham o papel de oxigênio na queima de combustível. O combustível e o oxidante de um foguete – chamados propulsores – podem ser sólidos ou líquidos. Os propulsores laterais do ônibus espacial usavam propulsores sólidos, enquanto muitos foguetes modernos usam propulsores líquidos.

Quais são as etapas de um lançamento de foguete?

Os grandes foguetes espaciais de hoje consistem em pelo menos dois estágios, seções empilhadas em um invólucro cilíndrico compartilhado. Cada estágio tem seus próprios motores, que podem variar em número. O primeiro estágio do foguete Falcon 9 da SpaceX tem nove motores, enquanto o primeiro estágio do foguete Antares da Northrop Grumman tem dois.

O primeiro estágio de um foguete tira o foguete da atmosfera mais baixa, às vezes com a ajuda de propulsores laterais extras. Como o primeiro estágio deve levantar todo o foguete, sua carga (ou carga útil) e qualquer combustível não utilizado, é a maior e mais poderosa seção.

Quanto mais rápido um foguete vai, mais resistência do ar ele encontra. Mas quanto mais alto o foguete vai, mais fina fica a atmosfera. Combinados, esses dois fatores significam que o estresse em um foguete aumenta e depois diminui durante um lançamento, atingindo um pico de pressão conhecido como max q. Para o SpaceX Falcon 9 e o United Launch Alliance Atlas V, max q ocorre de 80 a 90 segundos após a decolagem, em altitudes entre sete e nove milhas.

Uma vez que o primeiro estágio tenha feito seu trabalho, o foguete deixa cair essa parte e acende seu segundo estágio. O segundo estágio tem muito menos para transportar e não precisa lutar pela espessa atmosfera inferior, então geralmente tem apenas um motor. Nesse ponto, os foguetes também soltam suas carenagens, a tampa pontiaguda na ponta do foguete que protege o que o foguete está carregando – sua carga útil – durante a primeira fase do lançamento.

Historicamente, a maioria das partes descartadas de um foguete foram deixadas para cair de volta à Terra e queimar na atmosfera. Mas a partir da década de 1980 com o ônibus espacial da NASA, os engenheiros projetaram peças de foguetes que poderiam ser recuperadas e reutilizadas. Empresas privadas, incluindo SpaceX e Blue Origin, estão até construindo foguetes com primeiros estágios que retornam à Terra e pousam. Quanto mais partes de um foguete puderem ser reutilizadas, mais baratos serão os lançamentos de foguetes.

Quais são os diferentes tipos de foguetes?

Assim como os automóveis vêm em muitas formas e tamanhos, os foguetes variam de acordo com o trabalho que realizam.

Foguetes sonoros são lançados no ar em arcos balísticos, curvando-se no espaço por cinco a 20 minutos antes de cair de volta à Terra. Eles são mais frequentemente usados ​​para experimentos científicos que não precisam de muito tempo no espaço. Por exemplo, a NASA usou um foguete de sondagem em setembro de 2018 para testar pára-quedas para futuras missões a Marte. (Onde exatamente está a borda do espaço? A resposta é surpreendentemente complexa.)

Foguetes suborbitais como o New Shepard da Blue Origin são fortes o suficiente para entrar temporariamente no espaço, seja para experimentos científicos ou turismo espacial. Foguetes de classe orbital são poderosos o suficiente para lançar objetos em órbita ao redor da Terra. Dependendo do tamanho da carga útil, eles também podem enviar objetos para fora da Terra, como sondas científicas (ou carros esportivos).

O transporte de satélites para a órbita ou além requer muita energia. Para um satélite permanecer em uma órbita circular 500 milhas acima da superfície da Terra, ele deve ser acelerado para mais de 16.600 milhas por hora. O foguete Saturn V, o mais poderoso já construído, levantou mais de 300.000 libras de carga útil em órbita baixa da Terra durante as missões Apollo.

Por enquanto, o Falcon Heavy da SpaceX e o Delta IV Heavy da United Launch Alliance são os foguetes mais poderosos do mundo, mas ainda maiores estão por vir. Uma vez que o Sistema de Lançamento Espacial da NASA supere seus atrasos e custos excessivos, ele será o foguete mais poderoso já construído. Enquanto isso, a SpaceX está construindo uma versão de teste de seu Starship, o foguete massivo anteriormente conhecido como BFR (Big Falcon Rocket). A Rússia também anunciou seu objetivo de lançar um foguete de “elevação superpesada” em 2028.

À medida que alguns fabricantes de foguetes se tornam grandes, outros estão se tornando pequenos para atender ao crescente boom de satélites baratos de construir, não maiores que refrigeradores. O foguete Electron da Rocket Labs pode levantar apenas algumas centenas de quilos em órbita baixa da Terra, mas para os pequenos satélites que está transportando, essa é toda a energia de que precisa.

O que é uma plataforma de lançamento?

Uma plataforma de lançamento é uma plataforma da qual um foguete é lançado, e eles são encontrados em instalações chamadas complexos de lançamento ou espaçoportos. (Explore um mapa dos portos espaciais ativos do mundo.)

Uma plataforma de lançamento típica consiste em uma plataforma e um suporte de lançamento, uma estrutura metálica que suporta o foguete vertical antes de ser lançado. Os cabos umbilicais do suporte de lançamento fornecem ao foguete energia, líquidos de resfriamento e propulsor de recarga antes do lançamento. A estrutura também ajuda a proteger o foguete de relâmpagos.

Diferentes complexos de lançamento têm diferentes maneiras de colocar foguetes em plataformas de lançamento. No Kennedy Space Center da NASA, o ônibus espacial foi montado verticalmente e movido para a plataforma de lançamento em um veículo semelhante a um tanque chamado rastreador. O programa espacial russo transporta seus foguetes horizontalmente de trem até a plataforma de lançamento, onde são então levantados na vertical.

As plataformas de lançamento também possuem recursos que minimizam os danos do lançamento do foguete. Quando um foguete acende pela primeira vez, as válvulas que revestem a plataforma de lançamento pulverizam centenas de milhares de galões de água no ar ao redor do escapamento, o que ajuda a diminuir o rugido ensurdecedor do foguete. As trincheiras abaixo da plataforma de lançamento também direcionam o escapamento do foguete para fora e para longe da nave, de modo que as chamas não podem voltar a subir e engolir o próprio foguete.

Onde os foguetes são lançados?

Existem muitos sites de lançamento em todo o mundo, cada um com diferentes prós e contras. Em geral, quanto mais próximo um local de lançamento estiver do Equador, mais eficiente ele será. Isso ocorre porque o equador se move mais rápido que os pólos da Terra à medida que o planeta gira, como a borda externa de um disco giratório. Locais de lançamento em latitudes mais altas colocam satélites mais facilmente em órbitas que passam sobre os pólos.

Entre 1957 e 2017, 29 portos espaciais enviaram satélites ou humanos em órbita. Muitos dos locais ainda estão ativos, incluindo as únicas três instalações que lançaram humanos em órbita. Mais espaçoportos estão a caminho, tanto públicos quanto privados. Em 2018, a empresa EUA-Nova Zelândia Rocket Labs lançou satélites em órbita a partir de sua própria plataforma de lançamento privada na Península Mahia, na Nova Zelândia.

Onde posso ver um lançamento de foguete?

Nos Estados Unidos, o Centro Espacial Kennedy da NASA oferece regularmente acesso aos visitantes. O Wallops Flight Facility da NASA na Virgínia também permite a visualização do lançamento de seu centro de visitantes. O porto espacial da Agência Espacial Européia na Guiana Francesa está aberto aos visitantes, mas a agência incentiva os viajantes a planejar com antecedência. Os turistas podem visitar o Cosmódromo de Baikonur, no Cazaquistão, a casa histórica dos programas espaciais soviéticos e russos, mas apenas reservando uma excursão. A instalação permanece cuidadosamente vigiada. (Veja fotos das aldeias perto do Cosmódromo de Plesetsk, na Rússia, onde a recuperação de foguetes descartados é um modo de vida.)

Se você não puder visitar um espaçoporto pessoalmente, não tenha medo: muitas agências espaciais públicas e empresas privadas oferecem transmissões ao vivo on-line de seus lançamentos.