Curiosidades

Foguetes

Gênero de motor capaz de gerar maior potência em proporção ao seu tamanho do que qualquer outro tipo de motor conhecido. Um foguete pode produzir cerca de 3 mil vezes mais potência do que um motor de automóvel do mesmo tamanho. O nome foguete é empregado também para indicar o veículo impulsionado por um motor a foguete.

O homem utiliza foguetes de dimensões variadas. Foguetes de 15 a 30 m transportam gigantescos mísseis para atingir alvos inimigos distantes. Foguetes maiores e mais possantes colocam ônibus espaciais, sondas e satélites feitos pelo homem em órbita ao redor da Terra. O foguete Saturno V, que levou a nave Apolo XI com os astronautas que pisaram pela primeira vez na Lua, possuía mais de 110 m de altura na posição vertical.

Como os foguetes funcionam

Uma lei fundamental do movimento, descoberta no séc. XVII pelo cientista inglês Isaac Newton, explica como os foguetes funcionam. Essa lei, da ação e reação, determina que a toda ação corresponde uma reação igual e em sentido contrário. Ela explica, por exemplo, porque quando o ar escapa de uma bexiga de borracha pelo bocal, ela sai voando no sentido contrário. Um poderoso foguete funciona mais ou menos da mesma forma.

Um foguete queima combustível especial em uma câmara de combustão (queimação) e gera um gás que se expande rapidamente. O gás sai pela parte de baixo do foguete por um tubo, o ejetor, que o impulsiona para cima. Essa força que lança o foguete é chamada empuxo.

Desenho de um foguete saindo da órbita terrestre.

Propelente dos Foguetes

Os foguetes queimam uma combinação de substâncias químicas denominada propelente. Este consiste de um combustível, como gasolina, querosene ou hidrogênio líquido; e um oxidante (substância que fornece oxigênio), como tetróxido de nitrogênio ou oxigênio líquido. O oxidante fornece o oxigênio necessário ao combustível para inflamar. Esse suprimento possibilita ao foguete funcionar no espaço onde não há oxigênio.

A maior parte do propelente é consumida durante os primeiros minutos de voo. Durante esse período, a velocidade do foguete é reduzida pelo atrito do ar, pela gravidade e pelo peso do propelente. No espaço, nenhum atrito do ar age sobre o foguete, que é atraído para a Terra pela gravidade. Mas à medida que ele se afasta do chão, essa atração decresce. E quanto mais ele queima o propelente, mais o peso que carrega se torna menor.

Foguetes de Multiestágios

Consistem de duas ou mais seções denominadas estágios. Cada estágio é um motor-foguete com propelente. Os engenheiros criaram foguetes de multiestágios para voos de longa duração no espaço.

Um foguete de multiestágios alcança velocidades superiores porque se desfaz dos estágios cujo propelente já foi consumido. O primeiro estágio, chamado booster (partida), lança o foguete. Após o primeiro estágio ter consumido seu propelente, o veículo deixa cair essa seção e aciona automaticamente o motor do segundo estágio. O foguete prossegue usando um estágio após o outro. Os estágios que se desprendem caem no mar, em um local previamente calculado.

Lançamento de um Foguete.

Foguetes espaciais exigem locais de lançamento especialmente equipados e preparados. Toda a atividade de lançamento concentra-se em torno da plataforma de lançamento.

Tipos de foguete

Há quatro espécies fundamentais de foguetes: foguetes de propelente sólido, de propelente líquido, elétricos e nucleares.

Foguetes de Propelente Sólido

Queimam um combustível e um oxidante em forma sólida. Ao contrário de alguns propelentes líquidos, o combustível e o oxidante de um propelente sólido não inflamam em contato um com o outro. O propelente tem de ser inflamado pela combustão de uma pequena carga de pólvora, ou pela reação química de um composto líquido de cloro espalhado na mistura.

Os propelentes sólidos queimam mais depressa que os demais, mas produzem menos força de impulsão. Eles permanecem eficazes durante longos períodos de armazenagem e apresentam menor perigo de explosão antes de inflamados. Não exigem o equipamento para bombear e misturar, utilizado para os propelentes líquidos. Por outro lado, uma vez que a queima de um propelente sólido começa, é difícil detê-la. Eles são usados principalmente por foguetes das forças armadas.

Foguetes de Propelente Líquido

Queimam uma mistura de combustível e oxidante sob forma líquida, transportados em tanques separados. Um sistema de canalização e válvulas alimenta a câmara de combustão com os dois elementos propelentes. O combustível ou o oxidante corre por fora da câmara antes de se misturar com o outro elemento. Esse fluxo esfria a câmara de combustão e pré-aquece o elemento propelente para facilitar sua combustão.

Métodos de alimentação da câmara de combustão pelo combustível e o oxidante compreendem o emprego de bombas ou gás sob alta pressão. O método mais comum utiliza bombas. O gás produzido pela queima de uma pequena porção do propelente aciona as bombas, o que obriga o combustível e o oxidante a entrarem na câmara. Pelo outro método, o gás altamente comprimido força o combustível e o oxidante para dentro da câmara.

Alguns propelentes líquidos são auto-inflamáveis quando o combustível e o oxidante entram em contato. A maior parte dos propelentes líquidos, contudo, exige um sistema de ignição. Uma centelha elétrica ou a queima de uma pequena quantidade de propelente sólido na câmara de combustão pode dar início ao processo. Propelentes líquidos continuam a queimar enquanto a mistura de combustível e oxidante flui para o interior da câmara de combustão.

Os propelentes líquidos queimam mais devagar do que os sólidos e produzem maior impulsão. Também é mais fácil iniciar e deter a queima dos propelentes líquidos do que a dos sólidos. A queima pode ser controlada pela abertura ou fechamento de válvulas. Mas os propelentes líquidos são de difícil manuseio e armazenagem. Se os elementos propelentes se misturam sem se inflamar, pode haver uma explosão. Propelentes líquidos também impõem uma construção mais complexa do foguete do que os propelentes sólidos. Os cientistas utilizam foguetes de propelente líquido na maior parte dos veículos de lançamento espacial. O oxigênio e o hidrogênio liquefeitos são os combustíveis líquidos mais comuns.

Foguetes Elétricos

Usam força elétrica para produzir impulso. Podem funcionar durante muito mais tempo do que outros foguetes, mas produzem menos força de impulsão.

Foguetes Nucleares

Aquecem o combustível com um reator nuclear, máquina que gera energia desintegrando os átomos. O combustível aquecido torna-se um gás quente em rápida expansão. Esses foguetes podem produzir o dobro ou o triplo da potência de um foguete que queima propelente sólido ou líquido. Mas problemas relacionados à segurança ainda não permitiram seu total desenvolvimento.

Como os foguetes são usados

O homem utiliza foguetes com o objetivo principal de obter transporte de alta velocidade dentro da atmosfera terrestre e no espaço. Os foguetes são especialmente valiosos para utilização militar, para pesquisas atmosféricas, para lançamento de sondas e de satélites e para viagens espaciais.

Emprego Militar

Os foguetes usados pelos militares variam em dimensão, desde os pequenos rojões de campanha a gigantescos mísseis capazes de atravessar oceanos. Bazuca é o nome dado a um pequeno lança-rojão levado por soldados e empregado contra viaturas blindadas. Um homem portando uma bazuca tem tanto poder ofensivo quanto um pequeno carro-de-combate. Os exércitos empregam foguetes maiores para lançar explosivos contra as linhas inimigas e para abater aeronaves.

Aviões de caça transportam mísseis dirigidos para abater aviões e alvos no chão. Navios de guerra usam mísseis dirigidos para atacar navios, alvos terrestres e aviões. Um dos mais importantes empregos militares dos foguetes é a propulsão de mísseis de grande alcance, que podem percorrer milhares de quilômetros até bombardear um alvo inimigo com explosivos.

Pesquisa Atmosférica

Cientistas utilizam foguetes para explorar a atmosfera terrestre. Foguetes-meteorológicos transportam equipamentos, como barômetros, termômetros e câmaras, a grandes altitudes na atmosfera. Esses instrumentos colhem informações sobre a atmosfera e enviam-nas por rádio para aparelhos receptores na Terra.

Lançamento de Sondas e Satélites

Foguetes transportam equipamentos de pesquisa, chamados sondas, em longas viagens destinadas a explorar o sistema solar. As sondas podem reunir informações sobre a lua e os planetas, descrevendo uma órbita em torno deles ou pousando em sua superfície.

Os foguetes também colocam satélites artificiais em órbita ao redor da Terra. Alguns deles reúnem informações para pesquisa científica. Outros servem para as telecomunicações, retransmitindo imagens e sons de um ponto da Terra para o outro. As forças armadas empregam satélites para comunicações e para defesa contra eventuais ataques de surpresa por mísseis. Elas também utilizam satélites para observar e fotografar o lançamento de mísseis em posições inimigas.

Viagens Espaciais

Os foguetes proporcionam potência para as espaçonaves que entram em órbita ao redor da Terra e viajam até a Lua e outros planetas. Os primeiros veículos de lançamento espacial foram foguetes militares ou de sondagem que os engenheiros modificaram ligeiramente a fim de transportar uma espaçonave.

Curiosidades

Embora um foguete possa produzir grande potência, queima combustível muito rapidamente. Por isso, precisa dispor de uma enorme quantidade de combustível para funcionar, mesmo que por pouco tempo. O Saturno V, por exemplo, queimou mais de 2.120.000 litros de combustível durante os primeiros 2min45s de voo.

Os foguetes ficam muito aquecidos ao queimarem o combustível. As temperaturas de alguns ultrapassam 3.300°C, cerca do dobro da temperatura a que o aço é fundido. Por isso, a pesquisa por materiais mais resistentes é incessante.

O homem vem usando foguetes há centenas de anos. No séc. XIII, soldados chineses dispararam foguetes rudimentares, feitos com pedaços de bambus e impulsionados por pólvora, contra exércitos inimigos. Na Segunda Guerra Mundial, a Alemanha atacou Londres com foguetes revolucionários, os V-2. O desenvolvimento desse modelo pelos norte-americanos deu origem aos foguetes espaciais e aos modernos mísseis que atingem velocidades muito superiores à do som.

Os cientistas empregam foguetes para explorar e pesquisar a atmosfera e o espaço. Desde 1957, esses artefatos têm colocado em órbita centenas de satélites, que tiram fotografias e recolhem dados para estudo científico. Os foguetes proporcionam a força para os voos espaciais do homem, iniciados em 1961.

Por: Wilson Teixeira Moutinho

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