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Foguete espacial

Máquina propelida pela expulsão de gases em combustão

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Um foguete ou foguetão espacial é uma máquina que se desloca expelindo atrás de si um fluxo de gás a alta velocidade. Por conservação da quantidade de movimento (massa multiplicada por velocidade), o foguete desloca-se no sentido contrário com velocidade tal que, multiplicada pela massa do foguete, o valor da quantidade de movimento é igual ao dos gases expelidos.

Por extensão, o veículo, geralmente espacial, que possui motor(es) de propulsão deste tipo é denominado foguete, foguetão ou míssil. Normalmente, o seu objetivo é enviar objetos (especialmente satélites artificiais e sondas espaciais) e/ou naves espaciais e homens ao espaço (veja atmosfera).

Um foguete é usado para transportar uma nave espacial da superfície da Terra para o espaço, normalmente para a órbita baixa da Terra ou além.

Existem várias formas de forçar os gases de escape para fora do foguete com energia suficiente para conseguir propulsionar o foguete para a frente (isto é, vários tipos de motor de foguete). O tipo mais comum, que inclui todos os foguetes espaciais que existem atualmente e que voaram até hoje, são os chamados foguetes químicos, que funcionam libertando a energia química contida no seu combustível através de processo de combustão. Estes foguetes necessitam de transportar também um comburente para fazer reagir com o combustível. Esta mistura de gases sobreaquecidos é, depois, expandida numa tubeira divergente, a Tubeira de Laval, também conhecida como Tubo de Bell, por forma a direcionar o gás em expansão para trás, e assim conseguir propulsionar o foguete para a frente.

Existem, no entanto, outros tipos de motor, por exemplo os motores nucleares térmicos, que sobreaquecem um gás até altas temperaturas, utilizando o calor gerado por reações nucleares, em especial através do processo de fissão nuclear, onde o combustível nuclear é bombardeado com neutrões, levando a fissão do núcleos dos átomos. Esse gás é depois expandido na tubeira tal como nos foguetes químicos. Estes tipo de foguete foi desenvolvido e testado nos Estados Unidos durante a década de 1960, mas nunca chegou a ser utilizado. Os gases expelidos por este tipo de foguete podem ser radioativos, o que desaconselha o seu uso dentro da atmosfera terrestre, mas podem ser utilizados fora dela. Este tipo de foguete tem a vantagem de permitir eficiências muito superiores às dos foguetes químicos convencionais, uma vez que permitem acelerar os gases de escape a velocidades muito superiores. Atualmente, é a Rússia que se destaca no desenvolvimento dos motores nucleares térmicos, recuperando o antigo programa espacial soviético.

A origem do foguete é, provavelmente, oriental. A primeira notícia que se tem do seu uso é do ano 1232, na China, onde foi inventada a pólvora, usada a princípio em fogos de artifício como entretenimento e, mais tarde, usada para uso bélico ofensivo.

Existem relatos do uso de foguetes chamados "flechas de fogo voadoras" no século XIII, na defesa da capital da província chinesa de Henan devido a constantes invasões mongólicas na fronteira ocidental do Império Chinês.

Os foguetes foram introduzidos na Europa pelos árabes, tornando a ser usados em conflitos europeus logo após a Guerra dos Cem Anos (1337-1453).

Durante os séculos XV e XVI, foi utilizado como arma incendiária. Posteriormente, com o aprimoramento da artilharia, o foguete bélico desapareceu até ao século XIX, vindo a ser utilizado novamente durante as Guerras Napoleônicas (1803-1815).

Os foguetes do coronel inglês William Congreve foram usados na Espanha durante o sítio de Cádiz (1810), na primeira guerra Carlista (1833 - 1840) e durante a Guerra do Marrocos (1860).

Nos finais do século XIX e princípios do século XX, apareceram os primeiros cientistas que viram o foguete como um sistema para propulsionar veículos aeroespaciais tripulados. Entre eles, destacam-se o russo Konstantin Tsiolkovsky, o alemão Hermann Oberth, o estadunidense Robert Hutchings Goddard e, mais tarde, os russos Sergei Korolev e Valentin Glushko e o alemão Wernher von Braun.

Os foguetes construídos por Goddard, embora pequenos, já tinham todos os princípios dos modernos foguetes, como orientação por giroscópios, por exemplo.

Os alemães, liderados por Wernher von Braun, desenvolveram, durante a Segunda Guerra Mundial, os foguetes V-1 e V-2 (A-4 na terminologia alemã), que foram a base para as pesquisas sobre foguetes dos Estados Unidos e da União Soviética no pós-guerra. Ambas as bombas nazistas, usadas para bombardear Paris e Londres no final da guerra, podem ser mais bem definidas como mísseis. A rigor, a V-1 não chega a ser um foguete, mas um míssil que voa com propulsão de avião a jato.

Inicialmente, foram desenvolvidos foguetes especificamente destinados para uso militar, normalmente conhecidos como mísseis balísticos intercontinentais. Os programas espaciais que os estadunidenses e os russos colocaram em marcha basearam-se em foguetes projetados com finalidades próprias para a astronáutica, derivados destes foguetes de uso militar. Particularmente os foguetes usados no programa espacial soviético eram derivados do R.7, míssil balístico, que acabou sendo usado para lançar as missões Sputnik.

Destacam-se, pelo lado estadunidense, o Astrobee, o Vanguard, o Redstone, o Atlas, o Agena, o Thor-Agena, o Atlas-Centaur, a série Delta, os Titan e Saturno (entre os quais o Saturno V - o maior foguete de todos os tempos, que tornou possível o programa Apollo ), e, pelo lado soviético, os foguetes designados pelas letras A, B, C, D e G (estes dois últimos tiveram um papel semelhante aos Saturnos estadunidenses), denominados Proton.

Outros países que construíram foguetes, num programa espacial próprio, são a França, o Reino Unido (que o abandonou), e ainda China, Japão, Índia e o Brasil assim como o consórcio europeu que constituiu a Agência Espacial Europeia (ESA) que construiu e lançou o foguete Ariane.

O princípio de funcionamento do motor de foguete baseia-se na terceira lei de Newton, a lei da ação e reação, que diz que "a toda ação corresponde uma reação, com a mesma intensidade, mesma direção e sentido contrário".

Imaginemos uma câmara fechada onde exista um gás em combustão. A queima do gás irá produzir pressão em todas as direções. A câmara não se moverá em nenhuma direção pois as forças nas paredes opostas da câmara irão se anular.

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