Na realidade, ir para o espaço é bastante caro! Até recentemente, só os governos podiam financiar viagens espaciais. Mas em 2004, a espaçonave comercial SpaceShipOne fez dois vôos para o espaço suborbital e ganhou o Ansari X Prize no valor de US$10 milhões. O SpaceShipOne desprendeu-se de um avião a cerca de 48 mil pés de altura, deu partida em seu motor, subiu até 150 mil pés, entrou novamente na atmosfera terrestre e planou até aterrissar. Mas, é possível uma espaçonave comercial, apenas com seus próprios recursos, decolar, voar para o espaço e aterrissar novamente? Esta é a meta da XCOR Aerospace e eles têm seu ponto de partida com o avião-foguete EZ-Rocket.
Vista superior do avião-foguete EZ-Rocket
Neste artigo, conheceremos a tecnologia que está por trás do avião-foguete EZ-Rocket e saberemos como a XCOR planeja expandi-la no futuro.
Funções básicas do avião-foguete EZ-Rocket
Neste artigo, conheceremos a tecnologia que está por trás do avião-foguete EZ-Rocket e saberemos como a XCOR planeja expandi-la no futuro.
Funções básicas do avião-foguete EZ-Rocket
O EZ-Rocket é o primeiro avião-foguete construído e operado pela iniciativa privada e serve de teste para novas tecnologias. A XCOR Aerospace projetou o avião-foguete EZ-Rocket, que foi modificado a partir do avião Bert Rutan Long EZ. O Long EZ é um conjunto construído pela Rutan's Aircraft Factory. Trata-se de um avião do tipo Canard de asas fixas, o que significa que o seu leme horizontal está na frente das asas ao invés de atrás. Isso permite que o avião tenha boa capacidade para planar, tornando-se ideal para um avião-foguete.
Um Rutan Long-EZ 160 com o seu leme horizontal à frente do piloto
As modificações no avião-foguete EZ-Rocket incluíram o seguinte:
- dois motores de combustível líquido para substituir o motor turbo-hélice traseiro do avião
- um tanque inferior de combustível pressurizado, cheio de álcool isopropílico (álcool de polimento);
- dois tanques de alumínio (com isolamento de isopor) na parte de trás, onde fica o oxidante, oxigênio líquido.
Os componentes principais do avião-foguete EZ-Rocket
Rutan acrescentou o tanque de combustível externo porque os tanques originais do Long-EZ não eram adequados para armazenar álcool ou suportar alta pressão. Ele acrescentou os tanques de oxigênio pois os motores de foguetes devem possuir o seu próprio estoque (os motores de aviões obtêm o oxigênio da atmosfera).
Os motores dos aviões-foguete EZ-Rocket e tanques de oxigênio
Cada um dos motores do avião-foguete EZ-Rocket produz 400 libras de pressão ou potência (cada um dos motores principais do ônibus espacial, ou SSME, produz cerca de 375 mil libras de pressão). Os motores de foguetes não necessitam produzir as grandes quantidades de potência que os ônibus espaciais produzem, uma vez que eles não precisam elevar tanta massa. Assim como os motores dos ônibus espaciais, os motores dos aviões-foguete EZ-Rocket são resfriados de modo regenerativo. Isso significa que o combustível líquido frio é bombeado em volta das câmaras de combustão para retirar o excesso de calor e para evitar que fundam. O avião-foguete EZ-Rocket possui combustível suficiente para somente 3,5 minutos de combustão do foguete.
Como ele funciona
Quando o piloto dá a partida no avião-foguete EZ-Rocket, o álcool flui sob pressão do tanque de combustível para o motor. Uma bomba de pistão bombeia o oxigênio líquido para dentro do motor. A XCOR teve que projetar uma bomba exclusiva porque as turbo-bombas usadas em outros motores de foguetes são muito grandes. Então a ignição elétrica inflama o combustível e oxidante. Inicia-se a combustão e os gases quentes saem do bocal do foguete indo para trás e gerando a pressão. Com os dois motores em funcionamento (gerando 800 libras de pressão), são necessários 20 segundos e 1650 pés (500 metros) de pista para decolar.
O avião-foguete EZ-Rocket ao decolar
O avião-foguete EZ-Rocket decola, voa e pousa como um avião convencional, com algumas exceções:
O avião-foguete EZ-Rocket ao decolar
O avião-foguete EZ-Rocket decola, voa e pousa como um avião convencional, com algumas exceções:
- o motor do foguete permanece em combustão por cerca de dois minutos até atingir 195 nós (Mach 0.4-em inglês). Aviões convencionais do mesmo tamanho e tipo (Long-EZ) não conseguem alcançar estas velocidades, somente aviões a jato;
- o avião-foguete sobe a 10 mil pés por minuto (52 m/s);
- ele pode alcançar uma altitude máxima de quase 10 mil pés ou cerca de 3km;
- durante o vôo, o piloto pode ligar e desligar o motor do foguete para fazer ajustes, como o alinhamento na pista de pouso para a aterrissagem, por exemplo;
- quando o combustível termina, o avião-foguete plana até aterrissar na pista. Muitos aviões pousam sem energia.
Em uma prova, o piloto realizou uma manobra "touch-and-go", ou seja, tocou a pista com os motores desligados, deslizou por algumas centenas de pés, deu partida no motor e decolou novamente. O avião-foguete EZ-Rocket realizou com sucesso 15 vôos e diversos testes, incluindo manobras do tipo "touch-and-go" e do tipo "in-flight abort". Também demonstrou suas habilidades em shows aéreos, incluindo a Exposição X-Cup Rocket Racing de 2005 no Novo México.
Uma prova de fogo para o motor do avião-foguete EZ-Rocket movido a LOX/álcool
Enquanto o avião-foguete era construído sobre a estrutura do Long EZ, não se tinha a intenção de destiná-lo a uso particular, somente como um aparelho de testes para novas tecnologias. Mas, como em qualquer avião ou espaçonave, ele deve dispor de dispositivos de segurança para os casos de emergência mais freqüentes, tais como um incêndio no motor ou falha deste. O avião-foguete EZ-Rocket possui um sensor ultravioleta contra fogo localizado no vão do motor e ligado ao painel de instrumentos, que alerta o piloto sobre um possível incêndio. Duas grandes garrafas de gás hélio pressurizado na área do compartimento são usadas como extintores de incêndio quando o piloto aciona um botão no painel. Cada motor possui seus próprios sistemas de controle e pode ser ligado e desligado independentemente (o avião-foguete EZ-Rocket pode funcionar com um só motor). Cada motor possui também um invólucro feito de Kevlar e um sensor do tipo "burn-through" que sinaliza ao piloto quando o combustível acaba.
Se necessário, o piloto pode despressurizar os dois tanques de combustível e deixar escapar o álcool e/ou o oxigênio líquido para a atmosfera. Ele pode também interromper o combustível que vai para os dois motores caso haja fogo ou caso um deles não possa ser desligado. As válvulas principais e a ignição são conectadas de forma a prevenir o acúmulo de gases na câmara de combustão e a ignição acidental, enquanto as válvulas propulsoras são conectadas entre si para controlar o tempo da válvula. O velame pode se abrir rapidamente e o piloto dispõe de um pára-quedas no caso de precisar abandonar o avião-foguete EZ-Rocket. A XCOR testou com sucesso muitos destes dispositivos de segurança nas manobras do tipo "in-flight abort". Com o sucesso do avião-foguete EZ-Rocket, a empresa está agora trabalhando em dois novos projetos.
Rocket Racers e Xerus
Um poster para o Leading Edge Rocket Racing, o primeiro time da Rocket Racing League
O avião-foguete EZ-Rocket tem feito seus últimos vôos para testar as novas tecnologias de aviões-foguetes. A XCOR Aerospace está avançando em dois novos projetos: o desenvolvimento de rocket racers (espécie de aviões- foguete para corridas aéreas) e uma espaçonave suborbital.
Corrida de foguetes
Uma prova de fogo para o motor do avião-foguete EZ-Rocket movido a LOX/álcool
Enquanto o avião-foguete era construído sobre a estrutura do Long EZ, não se tinha a intenção de destiná-lo a uso particular, somente como um aparelho de testes para novas tecnologias. Mas, como em qualquer avião ou espaçonave, ele deve dispor de dispositivos de segurança para os casos de emergência mais freqüentes, tais como um incêndio no motor ou falha deste. O avião-foguete EZ-Rocket possui um sensor ultravioleta contra fogo localizado no vão do motor e ligado ao painel de instrumentos, que alerta o piloto sobre um possível incêndio. Duas grandes garrafas de gás hélio pressurizado na área do compartimento são usadas como extintores de incêndio quando o piloto aciona um botão no painel. Cada motor possui seus próprios sistemas de controle e pode ser ligado e desligado independentemente (o avião-foguete EZ-Rocket pode funcionar com um só motor). Cada motor possui também um invólucro feito de Kevlar e um sensor do tipo "burn-through" que sinaliza ao piloto quando o combustível acaba.
Se necessário, o piloto pode despressurizar os dois tanques de combustível e deixar escapar o álcool e/ou o oxigênio líquido para a atmosfera. Ele pode também interromper o combustível que vai para os dois motores caso haja fogo ou caso um deles não possa ser desligado. As válvulas principais e a ignição são conectadas de forma a prevenir o acúmulo de gases na câmara de combustão e a ignição acidental, enquanto as válvulas propulsoras são conectadas entre si para controlar o tempo da válvula. O velame pode se abrir rapidamente e o piloto dispõe de um pára-quedas no caso de precisar abandonar o avião-foguete EZ-Rocket. A XCOR testou com sucesso muitos destes dispositivos de segurança nas manobras do tipo "in-flight abort". Com o sucesso do avião-foguete EZ-Rocket, a empresa está agora trabalhando em dois novos projetos.
Rocket Racers e Xerus
Um poster para o Leading Edge Rocket Racing, o primeiro time da Rocket Racing League
O avião-foguete EZ-Rocket tem feito seus últimos vôos para testar as novas tecnologias de aviões-foguetes. A XCOR Aerospace está avançando em dois novos projetos: o desenvolvimento de rocket racers (espécie de aviões- foguete para corridas aéreas) e uma espaçonave suborbital.
Corrida de foguetes
Dr. Peter Diamandis, fundador do Ansari X-Prize, estabeleceu a Rocket Racing League (RRL) - Liga de Corrida de Aviões-Foguete com Granger Whitelaw, duas vezes campeão das 500 milhas de Indianápolis. Diamandis e Whitelaw prevêem uma ampla cobertura televisiva e participação dos telespectadores como foi com NASCAR. Os Rocket Racers irão competir no mundo todo em eventos independentes a 5 mil pés de altura, em percursos de 3.200 metros de extensão. Os fãs irão assistir ao vôo dos aviões através de uma rota virtual criada pela Sportvision (a mesma empresa que criou as linhas de jardas virtuais "1st and 10" nas transmissões de jogos de futebol americano na ESPN). A temporada irá culminar em um campeonato no X Prize Cup valendo 2 milhões de dólares, um evento anual que acontece em Las Cruces, Novo México.
A Rocket Racing League irá incentivar o desenvolvimento de novas tecnologias por empresas privadas e inspirar novas gerações de cientistas espaciais. Os testes da corrida de foguetes foram realizados durante o X-Prize Cup 2005. Em janeiro de 2006, a Rocket Racing League anunciou um torneio (em inglês) para os fãs a fim de definir o primeiro Mark-1 X-Racer. O prêmio inclui um passe VIP de um ano para todos os eventos da Rocket Racing League.
Representação artística de uma corrida de aviões-foguete
O veículo desenvolvido Mark-1 X-Racer
Xerus: o próximo passo da XCOR
O próximo projeto da XCOR Aerospace é a criação de um avião espacial suborbital, o Xerus. Eles identificaram três mercados que poderiam se beneficiar de um veículo de lançamento acessível e reutilizável:
turismo espacial - muitas pessoas gostariam de experimentar a gravidade zero e apreciar a vista do espaço, mas não tem condições de pagar um vôo de 20 milhões de dólares. Um vôo suborbital poderia oferecer aos passageiros três minutos de falta de gravidade a uma altitude de 100 km;
cargas suborbitais - geralmente, o ônibus espacial ou foguete de sondagem leva muitos experimentos científicos de pequena escala que não precisam necessariamente estar em órbita. Alguns desses experimentos são secundários à missão e poderiam ser dispensados. Com o Xerus, eles poderiam ser transportados separadamente;
lançamento de micro-satélites - o Xerus poderia ser o primeiro estágio para o transporte de minúsculos satélites com pequenas cargas. O veículo de lançamento transportaria o satélite em um foguete menor, soltaria-o, e deixaria que o micro-satélite fosse atirado pelo foguete à órbita. Isso seria menos caro do que alocar foguetes multi-estágio ou o ônibus espacial.
Representação artística do Xerus
O Xerus irá utilizar vários motores principais para alcançar uma altitude de aproximadamente 65 km e, então, chegar aos 100 km. Ele irá atingir a velocidade máxima de Mach 4, cerca de 10 vezes mais rápido que o avião-foguete EZ-Rocket e irá decolar e pousar como um avião convencional. Uma vez fora da atmosfera, a espaçonave irá usar um pequeno motor de foguete (thruster) de 20,7 kg para manobras (controles de altitude). O Xerus irá usar a tecnologia de combustível líquido como o que foi desenvolvido e testado no avião-foguete EZ-Rocket. Também irá utilizar bombas de pistão para o combustível e para o oxidante (o avião-foguete EZ-Rocket utiliza somente uma para o oxidante) A XCOR está desenvolvendo esta tecnologia para a NASA e para o Departamento de Defesa Americano.
Representação artística do Xerus transportando uma pequena carga
Quando a XCOR terminar o seu projeto para o Xerus, ela planeja programar 20 vôos de teste.
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