Aviões espaciais da NASA

Aviões espaciais da NASA

Uma nova era na viagem espacial começou na manhã de 12 de abril de 1981, quando o primeiro ônibus espacial, o Columbia, entrou em órbita. Desde então, o ônibus espacial tem permanecido como o principal veículo de lançamento da NASA para conduzir pesquisas e envio de satélites e outras espaçonaves para o espaço. O ônibus espacial também tem permitido aos astronautas construírem a Estação Internacional Espacial.
Entretanto, apesar das muitas habilidades do ônibus, o fato que permanece é que é extremamente caro lançá-lo ao espaço. Cada meio quilo de carga útil na reentrância do ônibus tem um custo de US$10 mil para ser lançada.
De acordo com a NASA, cada um dos dois propulsores sólidos de foguete do ônibus espacial carrega cerca de 453,592 kg de propulsor sólido. Os grandes tanques externos carregam outros 1.890.000 litros de oxigênio líquido superfrio e hidrogênio líquido. Estes dois líquidos são misturados e queimados para formar o combustível para os três principais motores do foguete. O custo de uma enorme quantidade de propulsor e de recuperação e substituição de impulsionador sólido de foguete para cada missão é extremamente caro. A solução da NASA para o problema é o X-33.


A frota-X da NASA

Se não fosse pelos aviões-X, a América nunca teria alcançado o espaço. Foi no primeiro avião-X, o X-1, que Chuck Yeager voou, mais rápido que a velocidade do som em 1947. Mais de 100 variações do avião-X existiram, cada uma ajudando a entender mais o projeto das naves espaciais.
Hoje, há vários novos aviões-X sendo desenvolvidos. Vamos conhecer três deles:

- X-37: que vai testar muitas tecnologias de aviões espaciais, incluindo as capacidades de reentrada na atmosfera;
- X-34: um veículo suborbitário que vai testar as tecnologias para reduzir os custos, tempo e pessoal para os lançamentos espaciais;
- X-33: um veículo de lançamento reutilizável (RLV) que é um protótipo para um substituto do ônibus espacial.


X-37

Dos três avião-X mencionados acima, o X-37 é o mais novo e mais rápido. Diferente de outros aviões espaciais, o X-37 é projetado para ser lançado no espaço em um veículo secundário. O avião programável e não tripulado vai viajar a bordo do ônibus espacial como um peso útil secundário. Uma vez em órbita, o X-37 vai ser lançado da reentrância de carga do ônibus. Ele ficará em órbita por 21 dias, realizando experimentos antes de retornar à Terra e aterrissar como um avião.
Em 1998, a NASA selecionou a Boeing (em inglês) para projetar o X-37 e, um ano depois, um acordo foi fechado para o desenvolvimento do novo avião espacial. O X-37 é apenas um dos três aviões projetados para ser um avião orbital e viajar em uma velocidade de 25 machs, o que significa que ele é capaz de viajar cerca de 28,163 km/h.
O objetivo do projeto do X-37 é testar as tecnologias de RLV em ambientes espaciais desarmônicos e demonstrar cerca de 40 tecnologias de operações, propulsão e estruturas avançadas. O foco principal do projeto X-37 é melhorar os sistemas de proteção térmica que evitam que a espaçonave se incendeie durante a reentrada.
O X-37 parece um pouco com um modelo miniatura do ônibus espacial. Ele tem 8,38 metros de comprimento, é mais curto do que um ônibus espacial médio e tem apenas cerca da metade da extensão da atual reentrância de carga do ônibus espacial. Com 6 toneladas, o X-37 é extremamente leve para uma espaçonave da NASA, pesando cerca do equivalente a três veículos esportivos utilitários. Ele tem uma envergadura da asa de apenas 4,57 m e tem sua própria reentrância experimental, que mede 2,13 X 1,21 m. O veículo será impulsionado pelo motor de foguete AR-2/3, que tem sido usado desde os anos 50 e pode produzir mais de 3,5 kg de propulsão. O AR-2/3 usa combustível de jato JP-10, um tipo de querosene e peróxido de hidrogênio como propulsores.
Como o X-37, o avião espacial X-34 testa novas tecnologias para construir a futura nave espacial que vai custar menos. Entretanto, em 2004, o projeto do X-37 foi transferido da NASA para a DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) e se desconhece o seu status atual.


X-34

Em junho de 1999, a NASA prendeu o X-34 não tripulado à parte inferior de um porta-aviões L-1011 para um vôo de "transporte preso", no qual o X-34 permaneceu conectado ao L-1011 durante o vôo. Durante o vôo de teste, os cientistas foram capazes de analisar várias funções do X-34, incluindo o lançamento do foguete propulsor para o motor e as conexões elétricas entre o X-34 e o L-1011. Mais tarde, o X-34 será jogado do L-1011 a uma altitude de 12,192 metros e deslizará sem impulso por uma pista de aterrissagem.
Com a aparência de um jato Concorde de nova geração, o suborbitário X-34 será capaz de viajar a 8 machs, equivalente a 9,012 kph. Maior do que o X-37, o X-34 tem 17,6 m de comprimento e uma envergadura da asa de 8,53 m. Eventualmente, o avião espacial X-34 será impulsionado por um motor de foguete Fastrac, um motor mais barato do que os motores anteriores usados pela NASA. O Fastrac é construído principalmente de componentes não armazenados e têm menos peças que outros motores de foguete. O motor de foguete Fastrac opera com uma única bomba turbo, que é composta de apenas duas bombas, uma para querosene e outra para oxigênio líquido.
O gerador de gasolina do motor passa por um ciclo uma pequena quantidade de querosene e oxigênio para fornecer gasolina para dirigir a turbina e então expelir o combustível usado.
Provavelmente, o mais ambicioso dos aviões espaciais da NASA e o mais caro, é o X-33. Ele também é o avião espacial que foi mais longe no desenvolvimento. Na próxima seção, vamos falar sobre um avião espacial baseado no projeto do X-33 que pode um dia substituir o ônibus espacial.


X-33

O X-33 é um protótipo para um veículo único de apenas um estágio em órbita. Seu formato de cunha é diferente de qualquer espaçonave anterior. Em sua base, o X-33 tem 23,5 m de largura e o veículo tem 21 m de comprimento. O propósito deste projeto é permitir que a espaçonave mantenha todo o propulsor necessário a bordo da nave, eliminando assim a necessidade para impulsionadores sólidos de foguete. Eliminando os impulsionadores e o tanque de combustível principal, a NASA cortará muito do peso de decolagem vertical que encarecem as missões do ônibus. Espera-se que os custos de lançamento do X-33, sejam apenas um décimo do custo de lançamento do ônibus espacial.
Houve problemas com o projeto do X-33, que começou em 1996. A NASA e Lockheed Martin (em inglês) já gastaram mais de US$ 1 bilhão no X-33, e ainda está apenas três quartos de ser terminado. Em novembro de 1999, testes nos tanques te combustível compostos de fibra de grafite fracassaram, o que fez com que os cientistas da NASA lutassem para projetar um novo tanque fora do tradicional material de alumínio. Apesar dos atrasos, a NASA segue com a construção do X-33 e espera que o veículo esteja funcionando e pronto para um vôo suborbitário em poucos anos.
A NASA afirma que o motor do foguete Aerospike é mais eficiente do que o motor de foguete convencional Bell
Os dois únicos motores projetados propulsionarão a espaçonave. O X-33 será o primeiro avião espacial a usar os motores Linear Aerospike. O formato dos motores se encaixam melhor no avião espacial em formato de cunha do que os motores convencionais boca de sino, de acordo com a NASA. Em contraste com o bocal dos motores de foguete Bell, o bocal do Aerospike tem formato de V, chamado de rampa. Os gases quentes são atirados das câmaras ao logo do lado externo da superfície da rampa. Estes novos motores propulsarão o X-33 a velocidades de até 13 Machs (14,645 kph).
O objetivo final do projeto X-33 é a aeronave comercial chamada Venture Star, que seria a sucessora do ônibus espacial. A Venture Star seria duas vezes o tamanho do protótipo X-33, e usará o mesmo tipo de motores e os mesmos materiais de construção. Entretanto, seria capaz de atingir 25 Machs, que é a velocidade necessária para se manter na órbita da Terra. Talvez Venture Star não seja usada somente para colocar cargas úteis no espaço, mas também poderia ser usada como veículo de turismo. O sucesso ou fracasso do X-33 determinará se a Venture Star será o veículo que possibilita o acesso do público ao espaço.


Fonte: UOL