GACS: Programa Space Shuttle - Parte II

Calango

Olá amigos!

Esse será o segundo dos sete posts sobre o programa dos ônibus espaciais. De uma forma resumida serão apresentados o funcionamento de um ônibus espacial, o tipo de missão que eles realizam e um pouco da história do Columbia, o mais velho da frota de ônibus espaciais americanos.

Um funcionamento um tanto complexo.

Antes de entrar a fundo na história do Columbia é bom relembrar o que são os Shuttles e qual a idéia inicial que motivou sua construção.

Como já dito, no fim do programa Apollo tinha-se em mente a construção de uma nave que pudesse ir até o espaço, retornar de uma forma segura e pousar... Algo que fosse "retornável". Depois de muito cogitar, a agência espacial americana (NASA) pôs em prática a idéia do Space Shuttle, em português Ônibus Espacial.

O post anterior foi dedicado a Enterprise, o "primeiro" ônibus espacial a ser construído. E qual o motivo da palavra primeiro ter aparecido entre aspas? Simples, o Enterprise foi um módulo construído sem motores, ele era rebocado até determinada altura e lançado de lá a fim de se testar a aerodinâmica dos módulos planejados pela Nasa... No princípio o Enterprise deveria receber os complementos (motores e outras coisas faltantes) para ser lançado, mas foram descobertar algumas falhas e como o Columbia já estava quase pronto, valia mais investir nele do que refazer o Enterprise quase completamente.

E foi assim que nasceu o primogênito dos veículos espaciais retornaveis: O Columbia.

Se acalmem, antes de falarmos a história desse shuttle vamos tentar entender melhor o funcionamento dos mesmos.

- Componentes e lançamento:

No lançamento o ônibus espacial é composto basicamente de três partes: Tanque de combustível sólido, Motores de foguete (auxiliares) e o módulo (que é o space shuttle), como no esquema abaixo:

Para que aconteça o liftoff (lançamento) o empuxo gerado pelos propulsores (dois propulsores de foguete e três motores principais do módulo) deve prevalecer sobre uma série de forças que atuam no ônibus espacial, entre elas a gravidade (só a massa do módulo Columbia era de aproximadamente 72 toneladas) e a força de atrito gerada pelo ar.

Para isso o módulo conta com três motores alimentados pelo tanque de combustível externo, nos motores processa-se basicamente uma reação química entre oxigênio de hidrogênio (armazenados em proporções adequadas dentro do tanque) que resulta na expulsão de vapor de água, que impulsiona o módulo para cima. É muito importante notar que esses três motores do módulo só fornecem 30% do empuxo necessário para o lançamento, os 70% restantes são fornecido pelos propulsores de foguetes acoplados ao módulo e ao tanque na hora do lançamento. Por usarem combustível sólido são os últimos a serem acionados no lançamento, pois quando o combustível começa a queimar é impossível parar a reação. Com tudo funcionando bem, o ônibus espacial é "empurrado" para cima, quando atinge determinada altura os propulsores de foguete são desacoplados e a subida continua apenas com o esforço dos motores do módulo, por fim o tanque de combustível é liberado e o módulo continua sua subida, entrando em órbita para realizar sua missão.

Abaixo confira um vídeo do lançamento do Atlantis, um irmão mais novo do Columbia:

Confira ainda essa visão do lançamento do mesmo ônibus espacial (é espetacular!):

Um fenômeno físico curioso neste ultimo vídeo é a quebra da velocidade do som, repare bem um "brilho" na fuselagem do módulo em certa altura vo vídeo, isso acontece quando a barreira do som é quebrada.

- Órbita, missões e vida no espaço:

Uma das desvantagens dos Shuttle são seu tamanho e a menor capacidade de decolar com carga útil. Num foguete que parte para uma missão, seja tripulada ou não, de 80% a 90% de sua massa são de combustível, nos 10% restantes estão inclusos a massa da carga útil, que é o que se quer enviar ao espaço... Os shuttle tiveram que ter essa capacidade de carga útil reduzida devido ao seu tamanho. Abaixo um esquema de comparação entre os Shuttles e alguns foguetes (reparar a diferença entre um shuttle e o foguete Saturno V que levou os astronautas a Lua):

A parte frontal do Shuttle é reservada a "área de vida", onde os astronautas ficam e onde há uma pequena área aonde trabalham. No meio no shuttle é onde existe a área da carga útil e também onde existe um braço robótico usado apra manipular objetos no espaço ou realizar algum tipo de missão. A parte traseira é destinada a tanques de reservas de combustíveis, gases e aos motores principais e secundários (esses ultimos responsáveis pelas manobras que os shuttle realizam em órbita).

Os Shuttle podem realizar vários tipos de missão, podemos citar as mais comuns como fazer reparos em satélites ou outras máquinas que orbitam a Terra e levar suprimentos para a ISS (Estação Espacial Internacional). No caso do Columbia não era possível realizar esta última missão pois ele não possuía o mecanismo para se acoplar à ISS e permitir que os astronautas passassem do módulo para a estação.

No esquema é possível identificar melhor as partes da fuselagem:

- Reentrada:

Representação da reentrada

A reentrada é uma parte complicada. Primeiramente o ônibus deve estar no "corredor" de reentrada apropriado para que não seja incinerado ou ricocheteado na atmosfera. Uma vez definidos os ângulos apropriados de reentrada o módulo faz determinadas manobras a fim de fazer com que a parte inferior do ônibus espacial reentre, isso é extremamente importante pois essa parte é recoberta por cerâmicas capazes de absorver o calor da reentrada. Na reentrada o módulo atinge até 28.000 Km/h e devido ao atrito com o ar atinge temperaturas de até 1.650 ºC, as pastilhas de cerâmica tem o objetivo de reter o calor e permitir que os astronautas sobrevivam durante a reentrada.

Se ocorrer tudo bem o módulo irá chegar à parte mais densa da atmosfera e lá o piloto faz manobras para desacelerar o shuttle, quando a velocidade é favorável o trem de pouso é acionado e o shuttle pousa como um avião.

Pouso de um Space Shuttle:

Enfim, vamos ao Columbia...

Columbia, o irmão mais velho.

O primeiro voo do Columbia, o mais velho da fronta de Ônibus Espaciais da NASA, aconteceu em 1981. O voo em si foi um marco, era a prova de que a idéia dos veículos espaciais retornáveis dava certo mas ainda haviam muitas coisas a ser corrigidas, e por isso durante sua vida o Columbia foi corrigido e melhorado mais de 150 vezes.

Com o Columbia veio também uma expectativa: Viagens frequentes ao espaço, um novo horizonte havia sido aberto... O que os cientistas esperavam eram 24 voos por ano, uma forma fácil e barata de se chegar ao espaço. O problema com expectativas é que elas são quebradas e mais adianta veremos que os Ônibus Espaciais são uma grande idéia que infelizmente não deu muito certo. Durante todos esses anos foram feitos não mais que 150 voos e um deles ficará na memória por muito tempo...

STS - 107.

Esse era o código do 28º voo do Ônibus Espacial Columbia, realizado em 2003, vinte e dois anos após o seu primeiro voo. Esse infelizmente também é o código de seu último voo. O mais antigo dos ônibus espaciais da NASA decolou no dia 16 de Janeiro, ficou 16 dias no espaço e no dia 1º de Fevereiro se desintegrou durante a reentrada devido a uma falha de cobertura do escudo térmico.

Esse seria o segundo desastroso acidente envolvendo Ônibus Espaciais. O Challengers havia explodido antes, em 1986 durante seu lançamento. Após o acidente com o Challenger foram apontados diversos erros que deveriam ser corrigidos nos ônibus espaciais. A NASA os manteve em solo durante um bom tempo e então resolveu aposenta-los (histórias dos próximos capítulos).

No acidente do Columbia morreram 7 astronautas, esses eram:

Rick D. Husband, 45 - Comandante da missão (segundo vôo)
William C. McCool, 41 - Segundo piloto (primeiro vôo)
Michael P. Anderson, 43 (segundo vôo)
Kalpana Chawla, 41 (segundo vôo)
David M. Brown, 46 (primeiro vôo)
Laurel B. Clark, 41 (primeiro vôo)
Ilan Ramon, 48 (primeiro vôo)

Acompanhe melhor a notícia no vídeo:

O Columbia não atracou na ISS pois não possuía o suporte de acoplagem. Haviam três astronautas na ISS quando o acidente aconteceu e devido ao medo de mandar outro ônibus espacial eles retornaram através de uma nave russa Soyuz que estava acoplada na ISS.

Um ótimo site para conhecer melhor os Space Shuttles, seu funcionamento e sua história é o site da NASA e é só clicar aqui.

Veja ainda várias imagens do Columbia: