O retorno à Terra

Para um retorno à Terra e uma aterrissagem bem sucedida, várias coisas têm que dar certo.

Primeiro, o módulo tem que ser manobrado para a posição apropriada. Isso é crucial para uma aterrissagem segura.

Quando a missão acaba e o ônibus está a meio mundo de distância do local de pouso (Centro Espacial Kennedy, Base Edwards da Força Aérea), o controle da missão dá a ordem para voltar para casa, que lembra a tripulação de:

1. fechar as portas do compartimento de carga. Na maioria dos casos, eles estavam voando com a ponta para frente e de cabeça para baixo, então disparam os impulsionadores RCS para girar a cauda do módulo para frente;
2. uma vez que o módulo está com a cauda para frente, a tripulação dispara os motores OMS para desacelerar o módulo e voltar para a Terra; demora cerca de 25 minutos para que o ônibus atinja a atmosfera superior;
3. disparar os impulsionadores para inclinar o módulo para que o fundo do módulo fique de frente para a atmosfera (cerca de 40 graus) e eles estejam se movendo com a ponta para frente de novo;
4. queimar as sobras de combustível dos RCS dianteiros como uma medida de precaução, pois essa área entra em contato com o calor mais elevado da reentrada.

O acidente com o Columbia Na manhã de 1º de fevereiro de 2003, o ônibus espacial Columbia se partiu durante a reentrada, mais de 60.960 km acima do Texas. A investigação revelou a causa do acidente. Durante a decolagem, pedaços da espuma isolante caíram do ET e bateram na asa esquerda. O isolante danificou as pastilhas de proteção contra o calor na asa. Quando o Columbia reentrou na atmosfera, gases quentes entraram na asa pela área danificada e derreteram a estrutura da nave. O ônibus perdeu o controle e se partiu.

Por estar se movendo a cerca de 28.000 km/h, o módulo bate nas moléculas de ar e cria calor com a fricção (aproximadamente 1650 ºC). Ele é coberto com materiais isolantes de cerâmica, projetados para proteger contra esse calor. Os materiais incluem:

• carbono-carbono reforçado (RCC) nas superfícies das asas e do lado de baixo
• pastilhas isolantes de alta temperatura de superfície preta, na parte de cima da fuselagem superior e em volta das janelas
• cobertores Nomex brancos nas portas do compartimento superior de carga útil, partes da asa superior e fuselagem média/traseira
• pastilhas de superfície branca de baixa temperatura nas áreas restantes

 

Manobrando o módulo para a reentrada

Esses materiais são projetados para absorver grandes quantidades de calor sem aumentar muito suas temperaturas (grande capacidade térmica). Durante a reentrada, os jatos de direção traseiros ajudam a manter o módulo numa posição de 40 graus. Os gases quentes ionizados da atmosfera, que cercam o módulo, impedem a comunicação por rádio com quem está em terra por cerca de 12 minutos (blecaute de ionização).

Imagem cedida pela NASA Concepção artística da reentrada de um ônibus

Quando a reentrada é bem sucedida, o módulo encontra a parte mais densa da atmosfera e é capaz de voar como um avião. O módulo é projetado com um corpo elevado com asas "delta" voltadas para trás. Com esse projeto, ele pode gerar uma elevação com uma pequena área de asa. Nesse ponto, computadores de vôo fazem o módulo voar. O módulo faz uma série de voltas inclinadas em forma de S para desacelerar sua velocidade de descida enquanto começa a aproximação final da pista. O comandante pega um sinal de rádio da pista (Sistema Tático de Navegação Aérea) quando o módulo está a cerca de 225 km do lugar de aterrissagem e a 45.700 m de altura. Com 40 km, os computadores de aterrissagem do módulo dão o controle ao comandante. O comandante pilota o ônibus em volta de um cilindro imaginário (5.500 m de diâmetro), para alinhar o módulo com a pista e diminuir a altitude. Durante a aproximação final, o comandante inclina mais o ângulo de descida para menos 20 graus (quase sete vezes mais inclinado que a descida de um avião de passageiros comercial).

Caminho de vôo para a descida do ônibus

Quando o módulo está a 610 m (2.000 pés) do solo, o comandante levanta a ponta para desacelerar a taxa de descida. O piloto baixa o trem de pouso e o módulo pousa. O comandante freia o módulo e o freio de velocidade da cauda vertical se abre. Um pára-quedas é aberto da traseira para ajudar a parar o módulo. O pára-quedas e o freio de velocidade na cauda aumentam a força contrária do módulo. O módulo pára a cerca de três quartos da pista de pouso.

Imagem cedida pela NASA Módulo do ônibus espacial pousando

Depois de pousar, a tripulação passa pelos procedimentos de desligamento para o corte de energia da nave espacial. Esse processo dura cerca de 20 minutos. Durante esse tempo, o módulo está esfriando e os gases nocivos, que foram feitos durante o calor da reentrada, são expelidos. Uma vez que o módulo foi desligado, a tripulação sai do veículo. Equipes terrestres estão próximas para começar a prestar serviços ao módulo.

Imagem cedida pela NASA Pára-quedas aberto para ajudar a parar o módulo no pouso

Imagem cedida pela NASA Prestação de serviços ao módulo após o pouso

Sem dúvida, os computadores do ônibus espacial serão reparados conforme a tecnologia da computação é aprimorada. Os ônibus espaciais podem ainda ter telas sensíveis ao toque no futuro.

Retorno ao vôo

Imagem cedida pela NASA

Conforme mencionado anteriormente, os detritos que se soltaram (isolamento de espuma) do ET danificaram o módulo do ônibus, levando à desintegração do Columbia na reentrada. Para deixar o ônibus pronto para voar de novo, a NASA focou três áreas principais:

• reprojetar o ET para impedir que isolamento danifique o módulo do ônibus
• melhorar a inspeção do ônibus para detectar danos
• encontrar meios para consertar possíveis danos no módulo enquanto estiverem em órbita
• formular planos de contingência para a tripulação de um ônibus danificado permanecer no ISS até o resgate

Vamos observar mais de perto cada um desses.

Reprojeto do ET

O ET guarda gases frios liquefeitos como combustível (oxigênio, hidrogênio). Pelas temperaturas serem tão frias, a água na atmosfera se condensa e congela nas superfícies do ET e nas linhas de combustível que levam ao módulo. O gelo pode cair do próprio ET ou fazer com que a espuma isolante do ET rache e caia. Somando-se ao gelo, se algum dos gases líquidos vazar e entrar sob a espuma, iria se expandir e fazer rachar a espuma isolante. Então, muito do reprojeto do ET foi focado na eliminação de lugares onde possa ocorrer condensação.

Imagem cedida pela NASA Reprojeto do ET

Primeiro, o ajuste bípede e o ponto frontal onde o ET se junta à base de baixo do módulo. Engenheiros e técnicos descobriram que esse ponto é especialmente suscetível à formação de gelo. No passado, rampas de espuma isolante colocadas nessa parte impediam a formação de gelo; entretanto, esse isolamento caiu freqüentemente, apresentando um perigo ao módulo.

Imagem cedida pela NASA Crédito da foto: Lockheed martin/NASA Michoud As rampas de espuma que protegiam os ajustes bípedes contra a formação de gelo (acima) foram substituídas por uma nova ligação aquecida eletricamente (abaixo)

Imagem cedida pela NASA. Crédito da foto: Lockheed martin/NASA Michoud

No reprojeto, o isolamento foi removido e o encaixe agora é montado em cima de uma chapa de cobre, que contém aquecedores elétricos, podendo aquecer o encaixe e impedir a formação de gelo.

Segundo, nitrogênio líquido é usado para limpar a conexão do tanque interno de qualquer gás hidrogênio potencialmente explosivo. Entretanto, o nitrogênio líquido pode congelar em volta dos parafusos nessa área e fazer com que a espuma isolante se parta. Os parafusos nessa área foram reprojetados para impedir vazamentos de nitrogênio líquido.

Imagem cedida pela NASA. Crédito da foto: Lockheed martin/NASA Michoud As rampas de espuma que protegiam a linha de alimentação do oxigênio líquido na parte de baixo eram anguladas e permitiam a formação de gelo (acima). Elas foram substituídas por um novo modelo, chamado drip-lip, que impede a formação de gelo (abaixo).

Imagem cedida pela NASA. Crédito da foto: Lockheed martin/NASA Michoud

Terceiro, cinco linhas de fios de alimentação de oxigênio líquido estão junto do cordão que conecta o tanque de oxigênio líquido com os motores principais e são ligados ao tanque de hidrogênio líquido. O fio compensa as expansões e contrações que ocorrem quando o tanque de hidrogênio líquido enche e esvazia e ainda impede tensões na linha de alimentação. Anteriormente, a espuma isolante cobrindo o fio era angulada. Esse ângulo permitia que o vapor de água condensasse, corresse entre a espuma, e congelasse, quebrando essa espuma. Para corrigir esse problema, a borda da espuma dessa união foi estendida sobre o isolamento de baixo e ajustada para que a água não pudesse correr entre a espuma.