p Se tudo correr como planejado, um dragão flamejante iluminará o céu sobre o Atlântico antes de se refrescar com um splash aquático em 8 de março. A cápsula SpaceX Dragon 2 é de enorme importância para o voo espacial, pois acaba de se tornar o primeiro veículo comercial a atracar automaticamente com o Espaço Internacional Estação (ISS), e pretende transportar astronautas para lá em alguns meses. Agora ele enfrenta uma das partes mais perigosas de sua missão - retornar à Terra com segurança. p A ISS, e a cápsula Dragon 2 agora acoplada, estão orbitando a uma velocidade de 27, 600 km por hora, cerca de 400 km acima da superfície da Terra. Para dar a um objeto em órbita uma aterrissagem segura, o que é claramente importante se for para transportar astronautas, esta enorme velocidade precisa ser reduzida a aproximadamente zero quando atinge a superfície da Terra.

p Esta mudança na velocidade virá de uma mistura de disparos de foguetes, atrito, resistência do ar, pára-quedas e finalmente água. Um aspecto crucial para alcançá-lo é calcular em que ângulo trazer o objeto através da atmosfera. A velocidade de qualquer objeto em órbita é o produto de dois componentes, um movendo-se em direção ao centro da Terra e o outro na direção de sua órbita. Então, quando a espaçonave entra novamente na atmosfera, seu movimento será uma combinação destes.

p O primeiro passo para levar o Dragon 2 para casa é diminuir a velocidade orbital da espaçonave. Isso será alcançado com o lançamento de foguetes contra a direção da viagem, aumentando o ângulo de movimento (veja o diagrama abaixo) até que mergulhe nas regiões mais densas da atmosfera. A mudança na velocidade necessária é de fato muito pequena - basta desacelerar cerca de 60º da velocidade da estação. A atmosfera da Terra fará o resto.

p Mas o ângulo de entrada na atmosfera é importante. Se for muito íngreme, a cápsula sofrerá desaceleração excessiva. Se for muito raso, não haverá força de arrasto suficiente para desacelerar a aeronave o suficiente para pousar. É até possível acabar pulando a espaçonave ao longo da atmosfera, como raspar uma pedra em um lago. Portanto, a espaçonave precisa viajar dentro de uma faixa estreita de ângulos possíveis, chamada de "corredor de entrada".

p Riscos enormes

p Conforme a cápsula passa pela atmosfera, estará abrindo caminho através do ar cada vez mais denso. Isso causa atrito ao redor da parte externa da espaçonave, aquecendo-o. Fundamentalmente, o processo físico envolvido é uma conversão de energia cinética (movimento) em térmica (calor). As altas velocidades de reentrada também produzem uma onda de choque na frente da espaçonave que aquece o ar a milhares de graus. Isso é semelhante ao aquecimento do ar em uma bomba de bicicleta à medida que é comprimido. O calor gerado pode ser maior do que o ponto de fusão dos metais na pele da espaçonave, portanto, um bom isolante térmico deve estar presente para protegê-lo.

p A espaçonave Dragon usa um sistema de proteção térmica à base de carbono - uma camada de material ablativo que se queima, protegendo a nave espacial. A importância da blindagem térmica foi destacada durante o incidente do ônibus espacial Columbia, em que uma telha foi danificada na decolagem, resultando na desintegração da nave após a reentrada e matando os membros da tripulação.

p O calor gerado também dependerá do ângulo de entrada. Se o ângulo for muito íngreme, o calor gerado pela onda de choque e fricção na frente da espaçonave irá sobrecarregar a blindagem, potencialmente causando a quebra ou explosão da espaçonave. Tendo dito isto, se tudo correr bem, espera-se que os materiais de proteção contra calor avançados usados ​​no Dragon 2 resistam a centenas de voos de reentrada atmosférica.

p A desaceleração rápida também gera uma forte força-g. Estas são as forças que você sente agindo em seu corpo durante a aceleração, como em uma montanha-russa. Um g é o equivalente à força da gravidade da Terra. Em um pouso Soyuz padrão, os astronautas experimentam até cerca de 6g. Em uma das aterrissagens mais extremas da Soyuz em 2008, astronautas experimentaram mais de 8g, resultando em dificuldades respiratórias e compressão da coluna vertebral para a tripulação.

p O corpo humano tem uma tolerância limitada às forças g - a maioria das pessoas desmaia com uma aceleração sustentada de 7 g. Como o Dragon 2 foi projetado para ser a primeira espaçonave comercial de passageiros, as forças de desaceleração e as tolerâncias ao calor devem estar comprovadamente dentro dos limites seguros neste teste.

p Para testar essa segurança para novos astronautas, o lançamento do Dragon 2 tem um passageiro valente. Ripley é um manequim que está sentado em um dos assentos da tripulação e vai pegar dados como a temperatura interna, pressão e forças g experimentadas. Em última análise, isso determinará se a reentrada é segura para humanos.

p Aterragem

p Uma vez que a desaceleração devido ao atrito diminuiu a velocidade da espaçonave o suficiente, a velocidade restante será eliminada com uma combinação de pára-quedas e um splashdown no Atlântico. Quando o Dragon 2 estiver pronto para ser tripulado, o procedimento de recuperação provavelmente será semelhante ao das missões dos Estados Unidos nas décadas de 1960 e 1970. A cápsula flutuará no oceano e os astronautas serão apanhados por um navio ou helicóptero. Historicamente, esse tempo de espera para a tripulação foi de 30 a 90 minutos.

p Os designs anteriores do Dragon 2 incorporavam um pouso motorizado, envolvendo desaceleração com foguetes, semelhante ao recente lançamento de foguetes de reforço pesado do Falcon. Mas isso é mais caro e pode ser mais perigoso.

p Embora o pouso mais suave na água tenha seus benefícios, uma alternativa é retornar à terra. Esta é a abordagem adotada pelo CST-100 Starliner da Boeing, que usará uma combinação de pára-quedas e airbags para reduzir sua velocidade de pouso. O Starliner tem seu primeiro voo de teste de encontro com a ISS planejado para o próximo mês, também não tripulado.

p Como o Starliner, as cápsulas Soyuz (que estão em funcionamento desde o final dos anos 1960) voltam à terra. Mas eles usam pequenos foguetes de frenagem no último segundo possível para suavizar o pouso, e são as espaçonaves mais duradouras e bem-sucedidas até hoje.

p O pouso e a recuperação do Dragon 2 representarão um marco crucial no voo espacial comercial. Se for bem sucedido, será a primeira vez que uma empresa privada voará com uma espaçonave humana para a órbita, atracado com a ISS e devolvido em segurança para a Terra. Se tiver sucesso, fará uma segunda viagem de teste em julho com astronautas da NASA a bordo. Esperançosamente, tal conquista irá melhorar muito nossas perspectivas de maior exploração espacial humana. p Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.