Um pouco de ciência sobre foguetes

Para compreender os desafios que as equipes do X Prize enfrentaram e as soluções individuais que eles criaram para superá-los, você pode precisar relembrar alguns fundamentos da ciência dos foguetes. Se você está disposto a ter uma aula um pouco mais detalhada sobre ciência de foguetes, não deixe de conferir Como funcionam os motores de foguetes.

Foto cedida Projeto da Vinci As preparações do protótipo final da equipe da Vinci

Para criar um foguete para ir ao espaço, é preciso conhecer dois assuntos principais:

• mecânica orbital - esse é o princípio básico por trás do comportamento de qualquer objeto que se mova e que seja afetado pela gravidade, incluindo pessoas (dentro da atmosfera terrestre), satélites orbitando a Terra que fazem o sistema GPS de um carro funcionar e objetos tão grandes quanto um planeta ou tão pequenos quanto um átomo;

• sistemas de propulsão - em resumo, eles fazem o foguete se movimentar. Para combater a gravidade sobre a superfície da Terra, o sistema de propulsão de uma nave espacial precisa criar força considerável na direção oposta. Essa força é chamada de empuxo. O empuxo é criado pela combustão geralmente explosiva de um propulsor, ou combustível (que pode consistir em coisas como gasolina ou borracha de pneu, por exemplo). Quanto maior o peso do foguete, mais propulsão é necessária, mas, quanto mais propulsão, mais o foguete pesa. Portanto, o design do foguete deve ser planejado cuidadosamente.

Esses dois elementos afetam as complexas naves espaciais do concurso Ansari X Prize da mesma maneira como afetariam algo tão simples quanto uma bola de golfe. Quando um golfista dá uma tacada, o taco de golfe funciona como o sistema de propulsão e impulsiona a bola de golfe no ar, voando na direção da tacada. Como ela é atingida na lateral, ela forma um arco longo e amplo antes de retornar ao solo. Se a bola pudesse ser atingida de baixo, iria diretamente para cima (o que não faz sentido para os golfistas, mas é excelente para os cientistas de foguete).

A maneira tradicional de impulsionar um foguete ou uma nave espacial para a subórbita é acionar o sistema de propulsão diretamente abaixo do veículo para impulsioná-lo diretamente para cima. Após atingir o ponto no qual todo o combustível é esgotado ("burnout"), o foguete continua a subir por um curto período. À medida que ele diminui devido à falta de propulsão, começa a fazer um arco e é aqui que atinge seu ponto mais alto (ou altitude), conhecido como ápice. Então, ele começa a descer, completando o arco até cair em uma linha reta de volta à superfície da Terra. Para evitar a destruição do foguete no impacto, muitos deles são equipados com pára-quedas para desacelerar a queda.

Na próxima seção, descreveremos algumas das tecnologias utilizadas na competição X Prize e veremos em detalhes os planos de vôo das principais equipes.