Uma espaçonave movida a foguete que respira ar poderia ser a viagem do homem comum ao espaço. Veja mais fotos de foguetes. Foto cortesia da NASA Embora a maioria dos projetos da NASA olhem para o futuro em busca de inspiração, um dos projetos da agência espacial busca uma tecnologia de motor mais convencional para tornar as viagens espaciais mais baratas. Em um esforço para aliviar a carga da espaçonave no lançamento, os engenheiros da NASA projetaram um novo motor de foguete que elimina a necessidade de oxidante a bordo. Em vez disso, este novo foguete que respira ar O motor extrairá oxigênio do ar para queimar combustível à medida que acelera para a órbita.
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A ideia de um motor que aspira ar para fornecer impulso não é nova. Os motores a jato usam esse processo há décadas. Usar o ar da atmosfera para motores a jato supersônicos para alimentar uma espaçonave leve acabará por diminuir o custo de colocar a espaçonave em órbita. Atualmente, custa cerca de US$ 10.000 por libra (US$ 22.000/kg) para colocar um objeto em órbita. A esses preços, custaria US$ 1.500.000 para enviar uma pessoa de 150 libras ao espaço. O objetivo da NASA é reduzir o custo de lançamento para apenas algumas centenas de dólares por libra nos próximos 25 anos. Eles acreditam que uma maneira de fazer isso é descartar mais de um milhão de libras de oxidante líquido que atualmente é necessário para a combustão.
"As tecnologias de motores de foguetes que respiram ar têm o potencial de abrir a fronteira espacial para as pessoas comuns", disse Uwe Hueter, do Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama. Nesta edição de How Stuff WILL Work , você descobrirá como poderá voar para o espaço em um desses foguetes que respiram ar, como funcionam os motores e como os foguetes que respiram ar serão lançados ao espaço.
Conteúdo
O mecanismo
Decolagem
O motor
Teste de disparo de um motor de foguete que respira ar em 1998. Foto cortesia da NASA Em um motor de foguete convencional, um oxidante líquido e um combustível são bombeados para uma câmara de combustão onde queimam para criar um fluxo de gases quentes de alta pressão e alta velocidade. Esses gases fluem através de um bocal que os acelera ainda mais (sendo típicas velocidades de saída de 5.000 a 10.000 mph) e depois saem do motor. Este processo fornece impulso para a espaçonave.
Se você leu o artigo Como funcionam os motores de foguete, sabe que o ônibus espacial precisa de 143.000 galões de oxigênio líquido, que pesa cerca de 1.359.000 libras. Quando vazio, o ônibus espacial pesa apenas 165.000 libras, o tanque externo pesa 78.100 libras e os dois propulsores de foguete sólidos pesam 185.000 libras cada. Isso é um total de 613.000 libras. Quando você adiciona combustível e oxidante, o peso total do veículo salta para 4,4 milhões de libras.
A NASA determinou que pode facilmente diminuir o peso de um veículo no lançamento se retirar o oxidante líquido, o que reduziria rapidamente o peso do veículo para cerca de 3,1 milhões de libras. Ainda é um veículo pesado, mas significaria uma enorme redução no custo de lançamento de um veículo em órbita.
Então, se você remover o oxigênio líquido, o combustível não seria capaz de entrar em combustão e fornecer impulso? Você tem que pensar fora da operação normal de um motor de foguete convencional. Em vez de usar oxidante líquido, um foguete que respira ar, como o próprio nome sugere, absorverá ar da atmosfera. Em seguida, ele irá combiná-lo com o combustível para criar combustão e fornecer impulso.
Um motor de foguete que respira ar, também chamado de motor de ciclo combinado baseado em foguete , é muito semelhante a um motor a jato. Num motor a jato, o ar é sugado pelo compressor. O motor então comprime o ar, combina-o com o combustível e queima o produto, que se expande e fornece impulso. Um motor a jato só pode ser usado até Mach 3 ou 4 antes que suas peças comecem a superaquecer. Em um ramjet de combustão supersônica, ou scramjet , uma entrada de ar aspira ar. O ar é desacelerado e comprimido à medida que o veículo acelera pela atmosfera. O combustível é adicionado ao fluxo de ar supersônico, onde os dois se misturam e queimam. Os combustíveis com maior probabilidade de serem usados com os foguetes que respiram ar incluem hidrogênio líquido ou combustível de hidrocarboneto.
Decolagem
Rastros de levitação magnética poderão um dia ser usados para lançar veículos ao espaço. Foto cortesia da NASA Por mais eficientes que sejam os foguetes que respiram ar, eles não conseguem fornecer o impulso para a decolagem. Para isso, há duas opções sendo consideradas. A NASA pode usar turbojatos ou foguetes aumentados por ar para tirar o veículo do solo. Um foguete aumentado pelo ar é como um motor de foguete normal, exceto que quando atinge uma velocidade alta o suficiente, talvez em Mach dois ou três, aumentará a oxidação do combustível com o ar na atmosfera, e talvez vá até Mach 10 e depois volte para Mach 10. função normal do foguete. Esses foguetes aumentados por ar são colocados em um duto que captura o ar e podem aumentar o desempenho em cerca de 15% em relação aos foguetes convencionais.
Mais adiante, a NASA está desenvolvendo um plano para lançar o foguete que respira ar usando trilhas de levitação magnética (maglev). Usando esteiras maglev, o veículo acelerará a velocidades de até 600 mph antes de levantar voo.
Após a decolagem e depois que o veículo atingir o dobro da velocidade do som, os foguetes aumentados por ar seriam desligados. A propulsão seria então fornecida pelo veículo-foguete que respira ar, que inalará oxigênio durante cerca de metade do vôo para queimar combustível. A vantagem disso é que não será necessário armazenar tanto oxigênio a bordo da espaçonave quanto as espaçonaves anteriores, reduzindo assim os custos de lançamento. Assim que o veículo atingir 10 vezes a velocidade do som, ele voltará para um sistema convencional movido a foguete para um impulso final em órbita.
Porque reduzirá o peso do oxidante, o veículo será mais fácil de manobrar do que as naves espaciais atuais. Isso significa que viajar em um veículo movido a foguete que respira ar será mais seguro. Eventualmente, o público poderá viajar nesses veículos para o espaço como turistas espaciais.
O Marshall Center e o Glenn Research Center da NASA em Cleveland estão planejando projetar internamente um motor de foguete com peso de voo para demonstração de voo até 2005. Esse projeto determinará se os motores de foguete que respiram ar podem ser construídos com luz suficiente para um lançamento. veículo.
Perguntas Frequentes
Como funciona o foguete de uma aeronave?
O foguete da aeronave é movido por um motor a jato que usa uma mistura de combustível e oxidante para criar impulso.
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Motores que respiram ar (Scientific American)
Série completa de testes de motores de foguete que respiram ar (vôo espacial agora)
NASA testa motor de foguete com respiração aérea (SpaceViews)
