3, 2, 1 ... decolagem! A ciência do lançamento de foguetes da Austrália
p O astronauta da Estação Espacial Internacional Ricky Arnold fazendo uma caminhada no espaço em junho de 2018. NASA, CC BY
p A agência espacial da Austrália iniciará oficialmente as operações em 1º de julho de 2018. p Enquanto chefe da agência inaugural, Megan Clarke examina nossa capacidade nacional no espaço, muitos estados estão apresentando casos fortes sobre seus relacionamentos existentes, recursos humanos e infraestrutura.
p Mas de onde a Austrália deve lançar foguetes? Woomera, na Austrália do Sul, lançou seu primeiro foguete em 1967, mas, na realidade, a Austrália poderia oferecer suporte a vários locais de lançamento. E quanto mais perto do equador, normalmente, o melhor.
p Vamos ver o porquê.
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Lançamento da carga útil
p O primeiro passo em um empreendimento espacial é lançar a carga útil (normalmente um satélite) e fazê-la permanecer em uma órbita adequada sem cair de volta à Terra.
p Para alcançar isto, primeiro, o foguete deve se elevar e a carga útil da plataforma de lançamento, através dos níveis mais baixos da atmosfera a altitudes superiores a 100 km. Isso é conseguido usando uma trajetória quase vertical.
p Uma vez fora da atmosfera, o ângulo de subida é reduzido e o foguete começa a acelerar para atingir sua velocidade orbital. Ele deve viajar a mais de 7,8 km / s (aproximadamente 28.000 km / h) para permanecer na Órbita Terrestre Baixa (LEO). LEOs são órbitas com altitude inferior a 2.000 km, e são usados pela maioria dos pequenos satélites.
p A maior parte do combustível do foguete é usado nesta fase de aceleração. A alta velocidade final é necessária para garantir que a carga útil liberada permaneça em órbita.
p Contudo, pela seleção apropriada do local de lançamento e direção de lançamento, a velocidade necessária para atingir LEO pode ser reduzida.
p A Terra gira uma revolução por dia na direção leste, o que resulta em uma velocidade de superfície de 0,46 km / s (aproximadamente 1670 km / h) no equador. Conforme você se move para o norte ou sul do equador, esta velocidade de superfície diminui.
p Então, no caso ideal, lançando para o leste a partir do equador, a velocidade para permanecer em LEO é reduzida de 7,8 km / s para aproximadamente 7,3 km / s.
p Como o combustível necessário para atingir essas velocidades é proporcional à velocidade ao quadrado, esta é uma economia substancial.
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Lançamentos diferentes para órbitas diferentes
p Esta vantagem de velocidade é mais importante para espaçonaves deixando a Terra e satélites indo para a órbita geoestacionária (uma órbita terrestre alta, onde eles giram com a terra e permanecem exatamente acima de um ponto fixo no solo). Ao lançar-se do equador em uma direção puramente para o leste, eles podem utilizar totalmente essa vantagem de velocidade.
p Contudo, para pequenos satélites com o objetivo de LEO, isso tem um valor limitado. Eles circulavam acima do equador e só podiam ver (ou ser visíveis de) uma faixa de várias centenas de quilômetros de largura.
p Em vez disso, a maioria dos lançamentos LEO são ligeiramente ao norte ou ao sul do equador, de modo que a órbita resultante é inclinada em relação ao plano equatorial da Terra. A partir dessas órbitas, depois de vários passes, a maior parte da Terra (excluindo os pólos norte e sul) é visível.
p Um bom exemplo de tal órbita é a Estação Espacial Internacional, que pode ser rastreado no ISS tracker.
p A exceção a isso são os satélites nas chamadas órbitas polares e síncronas do sol, voando quase diretamente sobre o pólo norte e sul. Eles exigem lançamentos na direção norte ou sul e não podem utilizar a vantagem de velocidade.
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Céus azuis, sem vento
p O maior motivador para a construção de locais de lançamento perto do equador é a vantagem da velocidade e a economia de combustível associada mencionada acima. As reduções na massa do combustível permitem aumentos na massa da carga útil permitida.
p Isso se reflete nos principais portos espaciais bem estabelecidos:Cabo Canaveral na Flórida (EUA), Cosmódromo de Baikonur no Cazaquistão (Rússia), Kourou na Guiné Francesa (Europa), e Jiuqan (China), todos localizados nas proximidades do equador.
p Olhando para a frente, haverá uma demanda significativa por capacidade de lançamento futuro para LEO em órbitas inclinadas ou sincronizadas com o sol, porque são fáceis de alcançar e adequados para satélites de observação e comunicação.
p As considerações secundárias para a escolha dos locais de lançamento estão relacionadas com o tempo e o clima. Obviamente, dias de céu azul com pouco vento são desejáveis para o lançamento, mas - como demonstrado por Cabo Canaveral na Flórida - é possível operar um espaçoporto em uma região regularmente visitada por furacões. No entanto, a NASA cita o clima como uma das principais causas de atrasos no lançamento.
p Finalmente, é desejável que os locais de lançamento fiquem perto de vilas e cidades para que as pessoas tenham um lugar para morar, e para que os locais de lançamento possam contribuir para a comunidade local.
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Lançamento da Austrália
p A Austrália tem uma rica herança em inovação relacionada ao espaço, pesquisar, e colaboração, datando dos programas Mercury e Gemini da NASA.
p Hoje, existem várias start-ups caseiras desenvolvendo recursos de lançamento para acesso ao espaço, como Hypersonix e Gilmour Space Technologies (mais Rocketlab na Nova Zelândia), todos visando especificamente lançamentos de pequenos satélites.
p Uma evolução disso seria um porto espacial australiano, o que estimularia ainda mais esses desenvolvimentos e ajudaria a expandir a indústria espacial da Austrália.
p Até agora, a maioria dos lançamentos de foguetes na Austrália foram realizados na Área Proibida de Woomera, localizado no sul da Austrália. Uma vantagem do Woomera é que as trajetórias inicialmente percorrem a terra. Isso permite uma comunicação mais fácil com o foguete ou experimento de vôo, tornando-o ideal para o desenvolvimento de foguetes. Mas isso não é essencial em lançamentos espaciais.
p Por ser um país grande, A Austrália pode acomodar vários locais de lançamento. A Equatorial Launch Australia (ELA) anunciou recentemente que garantiu um terreno para iniciar a construção do Centro Espacial de Arnhem no Território do Norte em 2018.
p Da mesma forma, o Australian Space Launch (ASL) está explorando locais na região de Bowen, North Queensland e Southern Launch iniciaram a seleção do local ao longo da costa sul.
p Os lançamentos espaciais da Austrália podem ser esperados em um futuro não tão distante. Ter uma capacidade de lançamento nacional impulsionará significativamente o crescimento da indústria espacial e de satélites. p Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.