Um foguete Titan II transportando a cápsula Gemini VI é lançado. Veja mais imagens de Gêmeos. Imagem cortesia da NASA Entre o Projeto Mercúrio da NASA , que lançou os primeiros astronautas americanos ao espaço, e o Projeto Apollo , que levou o homem à Lua, houve o Projeto Gemini . Em 5 de maio de 1961, Alan B. Shepard Jr. tornou-se o primeiro americano no espaço. Vinte dias depois, o presidente John F. Kennedy dirigiu-se ao Congresso e anunciou o objectivo de levar um homem à Lua antes do final da década.
A NASA ainda tinha um longo caminho a percorrer desde o Projeto Mercury. A espaçonave Mercury podia acomodar apenas um astronauta e tinha capacidades limitadas. A NASA projetou a nave para voos suborbitais e orbitais. A missão mais longa da Mercury durou menos de um dia e meio. Para fazer uma viagem à Lua, a NASA teria que criar uma espaçonave que pudesse permanecer no espaço por mais de uma semana.
Além disso, a complexa viagem de ida e volta à Lua exigiria mais de um piloto. A espaçonave Apollo precisaria ser muito maior que o veículo Mercury. Depois de realizar alguns cálculos, os engenheiros da NASA determinaram que fazia mais sentido encontrar uma maneira de permitir que a nave se acoplasse a outras estruturas no espaço. Dessa forma, parte da nave poderia se separar do resto, pousar na Lua, ser lançada da Lua em uma órbita lunar e encontrar-se e atracar com o resto da espaçonave.
Os cientistas da NASA decidiram que precisavam criar um projeto que abrangesse Mercúrio e Apollo. Eles tiveram que testar como os humanos lidam com viagens espaciais prolongadas. A espaçonave teria que ser capaz de acoplar-se a outro objeto no espaço. A nova cápsula também precisava ter mais manobrabilidade do que a espaçonave Mercury. Os engenheiros basearam seu projeto na cápsula Mercury, mas a tornaram maior para que dois astronautas pudessem viajar juntos. Um funcionário da NASA criou o nome Gêmeos, em homenagem à constelação gêmea.
O que aconteceu no projeto Gemini e por que as manobras de atracação foram tão importantes? Continue lendo para descobrir. Objetivos da Missão A NASA identificou três objetivos principais da missão para o Projeto Gemini:
Sujeitar homem e equipamento a voo espacial por até duas semanas
Atracar com outra nave no espaço
Aperfeiçoe uma maneira de pousar a espaçonave em terra em vez de na água
Conteúdo
Visão geral do Projeto Gemini
O veículo de lançamento Titan
A Cápsula Gemini
Acoplamento da espaçonave Gemini
Reentrada em Gêmeos
Visão geral do Projeto Gemini
Uma visão distante do lançamento do Gemini VI. Imagem cortesia da NASA O Projeto Gemini incluiu 12 voos, dois dos quais não tripulados. A NASA pretendia que esses voos testassem os efeitos de viagens espaciais prolongadas em humanos. Caminhadas espaciais tornou-se uma parte importante de várias missões Gemini, por isso a NASA dedicou muito tempo e esforço para melhorar o design dos trajes espaciais. Versões anteriores dos trajes destinavam-se apenas a sistemas de backup de emergência. Como tal, eles não eram muito flexíveis ou confortáveis.
Todos os astronautas do programa Gemini retornaram à Terra em segurança. As missões Gemini incluíram:
Gemini I e II, as duas missões não tripuladas, que testaram os sistemas da espaçonave e a compatibilidade com o veículo de lançamento Titan II
Gemini III com a tripulação de dois homens de Virgil "Gus" Grissom e John Young. Grissom deu à espaçonave o apelido de “Molly Brown”. Foi a única espaçonave do projeto a receber um apelido. Young também deu uma contribuição única. Ele contrabandeou contrabando a bordo da espaçonave:um sanduíche de carne enlatada, que ele devolveu ao bolso de seu traje espacial quando percebeu que migalhas poderiam entrar nos painéis de instrumentos.
Gemini IV viu a primeira atividade extraveicular americana (EVA), também conhecida como caminhada no espaço. Edward White fez uma caminhada espacial de 22 minutos durante a missão.
O Gemini V foi o primeiro voo do Gemini que usou células de combustível como fonte de energia. As espaçonaves anteriores dependiam de bateria.
Gemini VI teve a estranha distinção de ser lançado fora de ordem. Isso porque o veículo não tripulado ao qual o Gemini VI deveria ter atracado explodiu durante o seu lançamento. A NASA decidiu adiar o lançamento do Gemini VI. Eles lançaram o Gemini VII dentro do cronograma e lançaram o Gemini VI dias depois para se encontrar com ele. As duas espaçonaves se encontraram e voaram em formação por várias horas.
Gemini VIII terminou mais cedo devido a um propulsor com defeito que fez com que a espaçonave girasse uma vez por segundo.
O Gemini IX deveria atracar com uma embarcação não tripulada, mas uma obstrução no mecanismo de atracação da embarcação alvo impediu a manobra.
O Gemini X teve duas tentativas bem-sucedidas de acoplagem com duas naves não tripuladas diferentes, provando que os veículos podiam atracar juntos no espaço.
A Gemini XI voou em uma órbita mais alta do que qualquer nave espacial tripulada anterior e também confiou inteiramente na orientação do computador durante a reentrada.
Gemini XII, a missão final do programa, incluiu as caminhadas espaciais mais longas do programa. Edwin "Buzz" Aldrin acumulou mais de cinco horas no espaço em três caminhadas espaciais.
Como foi o veículo de lançamento do Projeto Gemini? Descubra na próxima página. E aí, doca? O combustível pesa muito. A NASA enfrentou um problema difícil com o Projeto Apollo:se toda a viagem até a superfície da Lua e de volta usasse uma única espaçonave, ela teria que transportar muito combustível. Isso significava que o veículo (um foguete) usado para lançar a espaçonave Apollo em órbita precisaria ser muito poderoso. Na época, os engenheiros da NASA determinaram que os requisitos de energia para lançar um veículo tão pesado eram grandes demais para qualquer um dos foguetes que possuíam. A solução deles foi criar naves espaciais que pudessem acoplar-se a outros veículos. No início, os engenheiros consideraram lançar um contêiner não tripulado cheio de combustível com o qual uma espaçonave pudesse atracar enquanto estivesse em órbita. Mais tarde, a NASA decidiu dividir a espaçonave Apollo em módulos, incluindo um módulo lunar (LM) que poderia transportar seu próprio combustível. Dessa forma, o comando e o módulo de serviço (CSM) precisaria apenas transportar o combustível necessário para retornar à Terra. Um dos objetivos da missão do Projeto Gemini era testar a possibilidade de acoplar uma espaçonave a outra estrutura para garantir que esse plano para a Apollo fosse uma boa ideia.
O veículo de lançamento Titan
A cápsula Gemini no topo do veículo de lançamento Titan II. Imagem cortesia da NASA Durante o Projeto Mercury, a NASA contou com dois veículos de lançamento diferentes:um Redstone veículo lançador para voos suborbitais e um Atlas veículo para os orbitais. Como a cápsula Gemini era maior e mais pesada que a cápsula Mercury, a NASA teve que encontrar um veículo de lançamento mais potente.
Depois de considerar vários candidatos, a NASA decidiu usar um míssil balístico intercontinental modificado. (ICBM ) feito por Martin Marietta (hoje conhecemos a empresa como Lockheed Martin). Foi chamado de ICBM Titan II .
As cápsulas Titan II e Gemini juntas tinham 33 metros de altura. O Titan II usou Aerozine-50 , uma mistura 50-50 de hidrazina e dimetil hidrazina não simétrica, como combustível. Para um oxidante (um agente que permite a queima do combustível), usava tetróxido de nitrogênio . O oxidante e a hidrazina são hipergólicos agentes, o que significa que quando você mistura os dois, eles acendem.
O Titan II tinha duas seções, ou estágios , que se separou em um ponto específico do lançamento. A primeira etapa foi o Titan 2-1, e a segunda foi o Titan 2-2. O Titan 2-1 continha dois motores de foguete Aerojet LR-87-7 e produzia 430.000 libras (1.913.500 newtons) de empuxo. Titan 2-2 tinha um motor de foguete Aerojet LR-91-7. Poderia fornecer até 100.000 libras (445.000 newtons) de empuxo.
Pouco antes do lançamento, a NASA combinaria o combustível e o oxidante no primeiro estágio do veículo de lançamento Titan II. Após a mistura, o combustível pegou fogo e o veículo e a cápsula Gemini dispararam para a atmosfera. Após cerca de dois minutos e meio, o Titan 2-1 desligaria, tendo consumido seu combustível. Nesse momento, o motor do Titan 2-2 dispararia e o primeiro estágio se separaria do resto do veículo e mergulharia no oceano. Uma vez em órbita, a cápsula Gemini descartou o segundo estágio.
A NASA modificou extensivamente o Titan II para funcionar como veículo de lançamento. Os engenheiros adicionaram um sistema de detecção de mau funcionamento que avisaria a tripulação se algo desse errado antes ou durante o lançamento. Eles também reforçaram os sistemas elétricos e hidráulicos do foguete, fornecendo backups caso os sistemas primários falhassem. Outras modificações incluíram a adição de dispositivos de monitoramento para que a NASA pudesse rastrear o voo do foguete durante o lançamento.
Embora o Titan II não tenha sido projetado para retornar à Terra, ele permaneceu útil mesmo depois de esgotar todo o seu combustível. Isso porque os astronautas praticaram voar em formação com o estágio Titan 2-2 gasto, dando-lhes uma experiência valiosa ao pilotar a cápsula Gemini no espaço.
Então, o que fez a cápsula Gemini funcionar? Continue lendo para descobrir. Laranja, você está feliz por ter usado tetróxido de nitrogênio? Se você assistir aos vídeos dos lançamentos do Gemini, notará que o foguete produz um vapor laranja ao entrar em ignição. Isso porque a NASA usou tetróxido de nitrogênio como oxidante. O tetróxido de nitrogênio é claro em temperaturas mais frias, mas quando aquece até 59 graus Fahrenheit (15 graus Celsius), fica laranja. Ao entrar em contato com o ar, emite fumaça laranja. Embora seja interessante de se ver, você não gostaria de deixar nenhum cair em você. O tetróxido de nitrogênio é cáustico , o que significa que pode causar queimaduras químicas.
A Cápsula Gêmeos
Um conceito artístico da espaçonave Gemini. Imagem cortesia da NASA A cápsula Mercury podia acomodar apenas um astronauta, então a NASA teve que projetar uma espaçonave maior para enviar uma tripulação de dois homens ao espaço. Baseou grande parte do design das cápsulas na espaçonave Mercury, mas não dobrou o tamanho. Em vez disso, os engenheiros da NASA aumentaram o espaço interior em cerca de 50%. Isso tornou as coisas um pouco apertadas para os astronautas sentados lá dentro. Além do mais, os astronautas não conseguiam levantar-se e movimentar-se na cápsula – estavam confinados aos seus assentos.
A cápsula tinha o formato de um cone e tinha 5,67 metros de altura. Na sua base, o diâmetro da cápsula tinha 3,05 metros de largura. Ele pesava 8.490 libras (3.851 kg).
A única exceção a esta situação foi quando um astronauta fez uma caminhada espacial. Naquela época, os dois astronautas pressurizaram seus trajes espaciais. Alguém abriria a escotilha acima de sua cadeira para sair do veículo (ao contrário da cápsula Mercury, a espaçonave Gemini tinha duas escotilhas). Uma vez fora da cápsula, ele poderia esticar as pernas enquanto seu companheiro de tripulação permanecia dentro da nave para pilotá-la.
A NASA teve que fazer mais do que apenas fabricar uma versão maior da cápsula Mercury. A manobrabilidade do Mercury no espaço era extremamente limitada, enquanto o Gemini precisaria ser capaz de atracar com outro veículo. Para isso, os engenheiros construíram e instalaram uma seção retrógrada contendo oito propulsores (pequenos motores de foguete). Esta seção está anexada à parte inferior da cápsula Gemini. Além de abrigar os propulsores, esta seção também continha um tanque de água potável, um tanque de oxigênio, um sistema de bomba de refrigeração, tanques de combustível, um sistema de energia elétrica e um sistema de comunicações. A seção retrógrada permaneceu com a espaçonave Gemini até a reentrada, quando a espaçonave descartou a seção no espaço.
Antes do Gemini V, a espaçonave Gemini usava baterias para fornecer energia elétrica. Gemini V foi a primeira espaçonave a usar células de combustível para gerar energia. As células de combustível usam hidrogênio e oxigênio para gerar eletricidade. Um dos benefícios do sistema de célula de combustível é que o subproduto da geração de eletricidade é a água. Mais tarde, na espaçonave Apollo, a NASA criaria um sistema que poderia recuperar a água gerada pelas células de combustível e usá-la como água potável. Uma visão panorâmica do interior da cápsula Gemini. Imagem cortesia da NASA Dentro da cápsula, a visão dos astronautas consistia em duas janelas e vários displays e painéis de controle. O computador da espaçonave analisou dados coletados de vários sensores e calculou a trajetória correta e a potência necessária para atingir os objetivos da missão. A cápsula também continha o sistema de radar da espaçonave, o sistema de reentrada e controle de atitude e um sistema de pouso de pára-quedas. Embora os astronautas pudessem pilotar a espaçonave Gemini em órbita, o sistema de computador controlava muitas das manobras enviando comandos diretamente aos sistemas apropriados.
A NASA projetou a cápsula Gemini para se acoplar a outras estruturas enquanto estiver no espaço. O que eles usaram como navio de atracação? Continue lendo para descobrir. Escapar ou ejetar? Ao contrário das espaçonaves Mercury e Apollo, a espaçonave Gemini não tinha um sistema de escape de lançamento (LES). Em vez disso, os assentos das cápsulas eram assentos ejetáveis. Em caso de emergência durante o lançamento, os astronautas poderiam ser ejetados da cápsula. Primeiro, as escotilhas se abririam e, em seguida, um foguete sob o assento catapultaria os dois astronautas para longe da cápsula. Naquele momento, o assento ejetável abriria um pára-quedas. O sistema foi projetado no caso de uma emergência de lançamento ou de emergência ao planar de volta na reentrada (a NASA posteriormente rejeitou o conceito de planador).
Acoplamento da espaçonave Gemini
Veículo alvo Gemini Agena Imagem cortesia da NASA Para praticar manobras de acoplagem no espaço, a NASA precisava fornecer uma estrutura na qual a cápsula Gemini pudesse atracar. A solução foi um Agena modificado segundo estágio do foguete. Normalmente, o Agena atuaria como parte de um veículo de lançamento de uma espaçonave. A NASA modificou-o para que também pudesse se tornar uma embarcação de ancoragem. Os engenheiros projetaram um colar de acoplamento que cabia na extremidade superior do estágio do foguete e modificaram o motor do foguete para que pudesse reiniciar após desligar.
Usando um foguete Atlas como primeiro estágio, a NASA lançou o recém-denominado Gemini Agena Target Vehicle. (GATV ) em órbita. Usando um sistema de computador controlado por rádio, o controle terrestre da NASA poderia manobrar o Agena para a órbita e alinhamento adequados para aguardar o acoplamento de uma cápsula Gemini.
O GATV tinha um motor de foguete Modelo 8247 montado em um gimbal , o que significa que pode inclinar-se em direções diferentes. Ao inclinar o motor do foguete, a NASA poderia controlar em que direção a nave se movia. Usou dimetilhidrazina assimétrica (UDMH ) para combustível e ácido nítrico fumegante vermelho inibido (IRFNA ) como oxidante.
Quando acoplados à cápsula Gemini, os astronautas poderiam usar o motor do GATV para fornecer impulso extra e mover-se para órbitas mais altas. Juntos, os dois veículos poderiam se mover até a borda do Cinturão de Van Allen, uma região de radiação a até 6.400 quilômetros da superfície da Terra [fonte:NASA].
A NASA projetou o colar de acoplamento do GATV para caber e travar na extremidade da cápsula Gemini. Depois que a NASA e os astronautas alinharam as duas naves no mesmo plano orbital, eles manobraram cuidadosamente a espaçonave Gemini para que a extremidade entrasse no colar de acoplamento do GATV. Uma vez atracados, os astronautas puderam verificar os sistemas do GATV no Painel de status do Gemini-ATV (ASP ).
A primeira nave espacial a acoplar com sucesso a um GATV foi a Gemini VIII em março de 1966 – durante 30 minutos. Em julho de 1966, o Gemini X acoplou-se a dois GATVs diferentes durante sua missão. O sucesso significou que a NASA cumpriu o objetivo da missão mais importante do Projeto Gemini. Também significava que seria viável levar um homem à Lua antes do final da década. A missão Apollo poderia prosseguir conforme planejado.
A NASA originalmente pretendia que o Gemini pousasse em solo sólido, mas depois decidiu pousar apenas na água. O que os fez mudar de ideia? Descubra na próxima seção. O Sudário da GATV Para proteger o colar de acoplamento do GATV durante o lançamento, a NASA incluiu uma proteção nasal . Esta era uma cobertura protetora que cabia na extremidade do GATV. Uma vez em órbita, o GATV deveria descartar a mortalha. Na missão Gemini IX, a cobertura não foi alijada corretamente e a tripulação a bordo da cápsula Gemini teve que cancelar as manobras de atracação.
Reentrada em Gêmeos
Nesta cena do encontro Gemini VI e VII, as duas espaçonaves estavam a 29 pés (9 metros) de distância. Imagem cortesia da NASA Durante os estágios iniciais de planejamento do Projeto Gemini, a NASA explorou a possibilidade de projetar a cápsula para que pudesse pousar em terra. As cápsulas Mercury só podiam pousar com segurança na água. Para possibilitar o pouso em terra, a NASA tentou projetar uma espaçonave com asas fixas ou retráteis, para transformá-la em um parapente . Embora os engenheiros tenham feito algum progresso em direção a esse objetivo, as asas do parapente nunca foram implantadas com rapidez suficiente para serem eficazes. A NASA finalmente descartou a ideia em 1964.
Embora inicialmente decepcionante, a mudança para um sistema de pouso na água foi provavelmente a melhor coisa. Nos primeiros voos do Gemini, os astronautas controlavam manualmente grande parte das manobras da espaçonave durante a reentrada. Apesar de seus melhores esforços, eles geralmente pousavam a muitos quilômetros de distância da zona de pouso alvo. Até mesmo o Gemini XI, que dependia do sistema de computador da espaçonave para uma reentrada automática, pousou a 2,65 milhas náuticas (4,9 quilômetros) de distância da zona de pouso pretendida. Embora um trecho de água no meio do Oceano Pacífico seja muito parecido com outro, é necessária muita precisão para pousar com segurança em uma seção específica de terra.
Pouco antes da reentrada, a cápsula Gemini abandonaria a secção retrógrada, deixando apenas a nave espacial em forma de cone que transportava a tripulação. Na maioria dos casos, os astronautas usaram os controles da cápsula para manobrá-la de modo que a extremidade grande e romba ficasse voltada para a Terra. Foi aqui que a NASA instalou o escudo térmico do Gemini.
A ponta da cápsula Gemini continha um sistema de pára-quedas. Pequenos explosivos acionaram os pára-quedas, o que ajudou a retardar a descida da cápsula. A cápsula então causaria um grande impacto no oceano e flutuaria até que um navio de resgate pudesse recuperar o veículo e os astronautas. Gemini X cai no oceano. Imagem cortesia da NASA Os cínicos poderiam dizer que o principal motivo da NASA para a nave Gemini foi manter a exploração espacial sob os olhos do público durante os anos entre o Projeto Mercury e o Projeto Apollo. Embora isso possa ter desempenhado um papel, a NASA também usou o Projeto Gemini para reunir informações importantes e provar que os veículos no espaço poderiam acoplar-se uns aos outros. Sem esta experiência, é duvidoso que a NASA pudesse ter conseguido concretizar a visão de Kennedy.
Para saber mais sobre exploração espacial e outros tópicos, acesse os links da próxima página. Pise no freio Pode parecer estranho, mas o sistema de travagem mais importante da sonda Gemini era a atmosfera da Terra. O atrito gerado pela espaçonave movendo-se pela atmosfera em velocidades tremendas produziu calor intenso. Sem o escudo térmico na base da espaçonave Gemini, os astronautas dentro da cápsula não teriam conseguido sobreviver.
Muito mais informações
Artigos relacionados ao HowStuffWorks
Como funciona ir ao banheiro no espaço?
Quanto tempo um ser humano pode sobreviver no espaço sideral?
Como funcionaram os pousos na Lua
Como funciona a NASA
Como funcionam os motores de foguete
Como funcionam os satélites
Como funcionam os trajes espaciais
Como funcionam as estações espaciais
Como funciona o turismo espacial
Mais links excelentes
Base Lunar Clavius
NASA
Fontes
"Atlas (veículo de lançamento)." A Enciclopédia de Ciência da Internet. Obtido em 6 de março de 2008. http://www.daviddarling.info/encyclopedia/A/Atlas_rocket.html
"Gêmeos." Enciclopédia Astronáutica. Obtido em 5 de março de 2008. http://www.astronautix.com/index.html
"Gêmeos." PenseQuest. Obtido em 5 de março de 2008. http://library.thinkquest.org/10122/data/EHSGEIN.HTM
"Gemini IV:1ª Caminhada Espacial Americana." O lugar espacial definitivo. Obtido em 6 de março de 2008. http://www.thespaceplace.com/history/gemini/gemini04.html
Hacker, Barton C. e Grimwood, James M. "Nos Ombros dos Gigantes:Uma História do Projeto Gemini." Série de história da NASA. 1977. http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/SP-4203/toc.htm
Logan, Willy. "Projeto Gêmeos:Passos para a Lua." Recuperado em 4 de março de 2008. http://www.wilhelm-aerospace.org/Space/Gemini/gem_main.html
NASA. http://www.nasa.gov
"Veículos espaciais:motores de foguete." Clávio. Obtido em 5 de março de 2008. http://www.clavius.org/techengine.html
Svirskas, Rob. "Tour virtual da Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral." Recuperado em 4 de março de 2008. http://www.robsv.com/cape/c19lv2.html
