Como funcionam os foguetes?

No futuro, a atividade espacial será indispensável para a sobrevivência do ser humano. Os recursos naturais da Terra um dia se esgotarão e, se não procurarmos em outros lugares do universo, desapareceremos por completo. Por isso o gasto com viagens espaciais não deveria ser atacado como geralmente é. Essa é a tese que levou o técnico em eletrônica Emerson Cabral Paubel a escrever o livro Propulsão e controle de veículos aeroespaciais , que pretende difundir os conhecimentos sobre o funcionamento dos foguetes.

O livro mostra como muitos dos princípios mecânicos usados na fabricação dos veículos aeroespaciais vieram das leis que explicam o movimento dos corpos elaboradas por Isaac Newton (1643-1727). Sua lei de ação e reação tem grande importância na compreensão do movimento de um foguete: “Quando um corpo exerce uma força sobre outro, este exerce uma força sobre o primeiro da mesma intensidade e sentido contrário”.

Nos veículos espaciais esse fenômeno explica a chamada retropropulsão — obtida da conversão de uma forma de energia em outra pela combustão. Nos motores dos foguetes há uma mistura de reagentes chamados propelentes: um composto oxidante retira elétrons do combustível, o que gera energia e produz gás sob alta pressão. O gás sofre expansão e pressiona as paredes da câmara dos propelentes, o que provoca o empuxo, a força de reação que faz o foguete se locomover.

A reação de combustão nos foguetes é assim descrita: combustível + oxidante = produtos gasosos + energia . A velocidade atingida depende de fatores como o tipo do motor e os propelentes usados (hidrogênio, oxigênio, álcool etílico, amina, flúor líquido etc.). Outro fator considerado é a altitude do foguete: quanto menor for ela, maior será a pressão atmosférica no dispositivo por onde sai o gás em forma de jato produzido pelo motor, o que diminui o empuxo.

Para se locomover, o empuxo do veículo deve sobrepujar seu peso (produto da massa pela aceleração da gravidade — 9,8 m/s 2 ). A velocidade de vôo seria a mesma do momento de lançamento se não fosse a queima dos propelentes, que diminui sucessivamente o peso do foguete a aumenta sua aceleração. Um recurso que diminui ainda mais o peso é a separação de estágios da espaçonave durante o vôo.

O livro aborda ainda os mecanismos de controle de navegação dos foguetes. Se uma espaçonave não possui sistemas autônomos internos, o controle pode ser feito do solo, por rastreamento por laser ou por um radar que utiliza sinais de rádio, com margem de erro de não mais que 5 cm no primeiro caso e 10 m no segundo.

Com linguagem bastante técnica, o livro se destina aos interessados pelo tema que tenham noções de física, química e matemática. A obra explica o funcionamento dos foguetes e menciona curiosidades sobre o tema — ela mostra, por exemplo, como o princípio da propulsão remonta à China do século 3 d.C., “quando tubos de bambu preenchidos com salitre, enxofre e carvão eram disparados como fogos de artifício na esperança de que o barulho afastasse os maus espíritos”.

 

Propulsão e controle de veículos
aeroespaciais – uma introdução

Emerson Faria Cabral Paubel
Florianópolis, 2002, Editora da UFSC
196 páginas – R$ 20

Denis Weisz Kuck
Ciência Hoje on-line
12/03/03

 

 v