Caro(a) Leitor(a),
Sobre os sistemas de entrada na NASA
Se você olhar pela janela de uma espaçonave
entrando na atmosfera de um planeta, a única visão seria uma parede de fogo.
Para a reentrada na atmosfera terrestre, as espaçonaves precisam suportar
temperaturas de até 7.000 graus Fahrenheit (cerca de 3.700 graus Celsius),
causadas pela compressão de gases e partículas de ar contra a superfície da
espaçonave. Elas também precisam ser projetadas para voar em velocidades
hipersônicas e, por fim, sofrer uma enorme desaceleração para um pouso seguro.
A área de pesquisa conhecida como sistemas de
reentrada utiliza escudos térmicos, paraquedas, softwares e outros recursos
para trazer uma espaçonave das profundezas do espaço em segurança através da
atmosfera de um planeta. O papel da NASA é projetar tecnologias e materiais que
mantenham os astronautas e as cargas úteis em segurança durante uma das fases
mais dinâmicas e perigosas dos voos espaciais. Como as espaçonaves não retornam
apenas à Terra, mas têm outros destinos como Marte e Vênus, cada missão requer
tipos específicos de proteção para atender às necessidades da missão.
Papel e instalações de Ames
Desde 1961, o Centro de Pesquisa Ames da NASA, no
Vale do Silício, Califórnia, tem sido pioneiro em sistemas de reentrada.
Baseando-se na teoria do corpo rombudo de H. Julian Allen –
que permanece como fundamento do projeto de cápsulas espaciais até hoje – Ames
desenvolveu as instalações e a expertise para liderar essa área de pesquisa e
desenvolvimento para a NASA. O projeto, os testes e a colaboração do centro com
a indústria em sistemas de reentrada são elementos vitais da estratégia da
agência para a exploração espacial.
Saber mais:
Divisão de Sistemas de Entrada e Tecnologia
Desenvolvimento de Materiais de Proteção Térmica
Ames inventou uma variedade de materiais e designs
diferentes para escudos térmicos. Esses materiais incluem o Avcoat,
originalmente desenvolvido para o programa Apollo e agora usado novamente no
escudo térmico da cápsula tripulada Orion, e o Ablator de Carbono Impregnado
com Fenólico, ou PICA. Desenvolvido originalmente na década de 1990, o PICA tem
servido como um material fundamental para escudos térmicos, ainda utilizado
atualmente.
A colaboração com a iniciativa privada também tem
apoiado o desenvolvimento de escudos térmicos para parceiros comerciais, como a
variante PICA-X projetada pela SpaceX. O Centro de Pesquisa Ames continua a
expandir os limites das tecnologias de escudos térmicos, com projetos de
implantação inovadores e materiais mais protetores para permitir viagens
seguras pelo nosso sistema solar em futuras missões tripuladas e não
tripuladas.
Design de proteção térmica
O escudo térmico é a primeira linha de defesa na
proteção da espaçonave, e o uso dos materiais corretos é essencial. Mas qual
deve ser o formato exato do escudo térmico? Qual a sua espessura? Qual a área
da espaçonave que ele precisa cobrir? Ao longo dos anos, o Centro de Pesquisa
Ames desenvolveu diversos sistemas de proteção térmica para trazer missões de
volta à Terra vindas de praticamente qualquer destino.
Os escudos térmicos projetados pelo Ames foram
utilizados em diversas missões, incluindo as missões Apollo, o Mars Science
Laboratory, a missão Mars 2020 e muitas outras. Para missões de retorno de
amostras, os escudos térmicos são ainda mais importantes para proteger amostras
preciosas de material do espaço. A cápsula de retorno da missão Stardust,
projetada no Ames, recuperou partículas da cauda de um cometa e as trouxe de
volta à Terra em 2006, tornando-se o objeto feito pelo homem mais rápido a
entrar na atmosfera terrestre, a 46.000 quilômetros por hora.
Instalações do Arc Jet
Para garantir que esses materiais e projetos sejam
eficazes, os pesquisadores de Ames simulam a entrada atmosférica em solo por
meio de testes. Instalações especializadas dentro do Complexo de Jatos de Arco
de Ames simulam o aquecimento aerotermodinâmico que uma espaçonave sofre
durante a entrada atmosférica hipersônica em planetas, além de testar
potenciais materiais de proteção térmica. Nessas instalações, câmaras simulam
as condições de entrada criando artificialmente um gás dissociado a
temperaturas mais altas que a superfície do Sol e lançando-o em alta velocidade
contra modelos de teste de escudo térmico para verificar seu desempenho. Isso
permite que os pesquisadores simulem o que o escudo térmico enfrentará durante
a entrada, fornecendo dados para aprimorar e certificar projetos.
Modelagem e Simulações
Além disso, modelos e simulações para reentrada
atmosférica são tecnologias essenciais para garantir o sucesso da missão diante
de condições tão extremas. O Centro de Pesquisa Ames utiliza seus recursos de
supercomputação, em conjunto com sua expertise local em sistemas de reentrada,
para aplicar modelagem preditiva e examinar rigorosamente os processos físicos
e químicos que ocorrem durante a reentrada. Essas ferramentas computacionais
também podem auxiliar na modelagem aerodinâmica e aerotermodinâmica básica,
identificando e solucionando desafios técnicos e contribuindo para simulações
de orientação, navegação e controle. Testes físicos são necessários para
compreender as características únicas de funcionamento de diferentes materiais
e projetos, mas, com esse conhecimento, muitas variáveis podem ser modeladas
em computadores para a realização de testes virtuais. Tanto os testes físicos
quanto os simulados são necessários para identificar e corrigir falhas nos
projetos dos sistemas de reentrada muito antes de serem utilizados para
proteger cargas úteis e astronautas dos perigos das condições atmosféricas.
Exemplos em destaque
Especialização em sistemas de entrada para os
programas Artemis e de tripulação comercial.
Empresas privadas já desempenham um papel
fundamental no programa espacial americano, transportando pesquisas essenciais ,
suprimentos e outras cargas para a Estação Espacial Internacional por meio
de contratos de serviços comerciais de reabastecimento
. Nesta próxima fase, as parceiras comerciais Boeing e SpaceX
transportarão humanos, como um táxi ou um ônibus urbano, levando pessoas ao seu
destino e trazendo-as de volta. O objetivo da NASA é se tornar um cliente entre
muitos em uma economia robusta na órbita baixa da Terra ,
permitindo que a agência realize a próxima geração da exploração espacial
humana por meio do programa Artemis , rumo à Lua e a Marte. Levar
humanos ao espaço e trazê-los de volta em segurança é uma atividade
verdadeiramente especializada. As empresas que constroem uma indústria espacial
comercial frequentemente recorrem à NASA em busca de instalações e habilidades
exclusivas necessárias para realizar esse trabalho. Em Ames, nossos túneis de
vento recebem modelos de espaçonaves comerciais e os bombardeiam com ar para
verificar como os projetos se comportarão em voo. Esse trabalho ajudou a
aprimorar os sistemas de ascensão e aborto de lançamento dessas espaçonaves,
utilizando a experiência adquirida com o desenvolvimento da espaçonave
tripulada Orion e do foguete Space Launch System (SLS) da NASA. Para garantir
que as espaçonaves possam retornar à Terra, o Complexo de Jatos de Arco do
Centro de Pesquisa Ames simula o calor intenso gerado durante a reentrada na
atmosfera terrestre. Seja desenvolvendo seus próprios materiais para o escudo
térmico ou utilizando os projetos da NASA, testar seu desempenho em
temperaturas extremas garante que estejam à altura da tarefa. Esses testes são
complementados e reforçados por simulações virtuais realizadas nos
supercomputadores da NASA.
Saber mais :
Da decolagem ao pouso, a NASA e a Boeing trabalham juntas
para lançar voos tripulados comerciais.
Contribuições
de Ames para as missões comerciais tripuladas da SpaceX
Artemis, o retorno da humanidade à Lua
HEEET
A Tecnologia de Escudo Térmico para Ambientes de
Entrada Extremos, também conhecida como HEEET, é um sistema para proteger uma
sonda contra o calor extremo gerado durante a passagem pela atmosfera de um
planeta. O HEEET utiliza um material tecido tridimensional de dupla camada,
capaz de reduzir as cargas de entrada e diminuir a massa dos escudos térmicos
em até 40%. A camada externa, exposta ao ambiente hostil durante a reentrada
atmosférica, consiste em um tecido fino e denso feito com fios de carbono. A
camada interna é um tecido isolante térmico de baixa densidade, composto por um
fio especial que combina carbono e materiais fenólicos. As camadas externa e
interna são tecidas juntas em três dimensões, interligando-se mecanicamente
para que não se separem. O desenvolvimento do HEEET já está concluído e pronto
para ser usado em futuras missões. Atualmente, é o material que será utilizado
no Veículo de Reentrada Terrestre da nossa nova Campanha de Retorno de Amostras
de Marte.
Saber mais :
ADEPT
A Tecnologia de Posicionamento de Entrada Adaptável
e Desdobrável (ADEPT, na sigla em inglês) é um dispositivo dobrável que se abre
para formar um escudo térmico rígido e circular, chamado de aeroshell. Essa
tecnologia revolucionária poderia permitir a inserção de um escudo térmico em
um foguete com diâmetro maior que o próprio foguete. O projeto poderá, um dia,
transportar cargas úteis muito maiores para superfícies planetárias do que é
possível atualmente. Os aeroshells reduzem a velocidade das espaçonaves durante
a reentrada e as protegem do calor. A ADEPT poderá ser fundamental para futuras
missões da NASA que exigem aeroshells extragrandes para proteger espaçonaves
destinadas a pousar na superfície de outros planetas, sem a necessidade de
foguetes maiores. O design mecânico do aeroshell, semelhante a um guarda-chuva,
utiliza uma camada flexível de tecido de carbono tridimensional esticada sobre
nervuras e suportes desdobráveis, que se tornam rígidos quando totalmente
desdobrados. A camada de tecido de carbono serve tanto como superfície
estrutural quanto como escudo térmico.
Saber mais:
Explorando o Sistema Solar? Talvez você precise levar um
guarda-chuva.
Projeto de Modelagem de Sistemas de Entrada
O projeto de Modelagem de Sistemas de Entrada
desenvolve novas abordagens para prever com precisão o ambiente aerotérmico de
reentrada de espaçonaves e simular a resposta do sistema de proteção térmica a
esse ambiente. Essas previsões são feitas usando softwares complexos que são
amplamente validados com base em dados de testes. À medida que as capacidades
do software melhoram, a incerteza nas previsões é reduzida, o que se traduz em
uma redução de riscos para as missões e, possivelmente, em uma redução da massa
do sistema para determinadas classes de missão.
Saber mais:
Fonte / Créditos: NASA
https://www.nasa.gov/ames/core-area-of-expertise-entry-systems/
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No "New Space Economy" você vai acompanhar os conteúdos relacionados a Nova Economia Espacial, "a Space Economy". Editei este Blog movido por uma convicção simples: as decisões de negócios mais importantes da próxima década serão influenciadas, direta ou indiretamente, pelo que está acontecendo a 400 quilômetros acima de nossas cabeças. O espaço já é a infraestrutura crítica da economia global. A economia espacial moderna sustenta quase todos os pilares da vida moderna na Terra O New Space Economy é o seu terminal de dados para o que acontece acima da nossa atmosfera, agora traduzido para o idioma dos negócios. Acesse aqui: https://newspaceeconomy.blogspot.com/
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Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor eDivulgador de conteúdos de Economia, Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia Climatologia). Participou do curso Astrofísica Geral no nível Georges Lemaître (EAD), concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Em outubro de 2014, ingressou no projeto S'Cool Ground Observation, que integra o Projeto CERES (Clouds and Earth’s Radiant Energy System) administrado pela NASA. Posteriormente, em setembro de 2016, passou a participar do The Globe Program / NASA Globe Cloud, um programa mundial de ciência e educação com foco no monitoramento do clima terrestre.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras
Orion Book: https://www.orionbook.com.br/
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