Ônibus Espacial
A nave "Space Shuttle", ou Ônibus Espacial, foi o primeiro
veículo aeroespacial da NASA. Este veículo é o primeiro com capacidade para decolar
como um foguete, orbitar como uma espaçonave e reentrar na atmosfera planando como uma
aeronave convencional. O sistema do Ônibus Espacial é composto de três partes: o
veículo, que possui três propulsores principais; o tanque externo, que contém o
combustível líquido mais o gás comburente; dois propulsores de lançamento, que são
fixados no tanque.
Quando lançado convencionalmente, os dois sistemas de propulsão do Ônibus Espacial,
combinados, resultam num empuxo de aproximadamente 30. 800. 000 Newtons.
Este empuxo, para efeito de comparação, é equivalente à soma dos empuxos de decolagem
de trinta jumbos 747. A aproximadamente 45 quilômetros da superfície, os propulsores de
lançamento se separam do veículo, sendo, mais tarde, recuperados no mar. Já a 110
quilômetros da superfície, o combustível dos tanques externos se esgota. Assim, os
tanques separam-se da nave, sendo então desintegrados na reentrada da atmosfera. Dois
sistemas de manobras orbitais se encarregarão da entrada em órbita. Uma vez no espaço,
o Ônibus Espacial funciona como um transportador de satélites ou sondas espaciais a
serem postos em atividade. A utilidade desse veículo também se estende ao resgate de
satélites necessitados de reparo e às pesquisas científicas in loco. Completada a fase
orbital da missão, o veículo é girado no espaço por propulsores secundários.
Assim que o sistema de manobras é direcionado, esses propulsores são acionados,
diminuindo a velocidade de órbita e iniciando a reentrada. Antes do contato com a
atmosfera, o veículo é novamente girado, e colocado em posição de reentrada para que
se diminua a fricção atmosférica resultante da grande velocidade de descida. A
superfície do veículo possui revestimentos protetores contra altas temperaturas,
diferenciados entre si de acordo com as diferentes áreas afetadas. Nas áreas de maior
atrito, como as beiras das asas e a área frontal da nave, o revestimento utilizado é a
base de carbono reforçado. As outras áreas são revestidas com placas anti-térmicas
feitas de fibra de sílica e com mantas de feltro especial revestido de silicone. As
placas também recebem um revestimento de cerâmica, para que se mantenha a estabilidade
dos materiais de revestimento frente às temperaturas elevadas. Assim que a velocidade e a
altitude da órbita vão decaindo através das manobras de reentrada em S, o veículo
passa a funcionar como um planador. O ângulo de planagem do veículo é seis vezes mais
íngreme que o ângulo de aterrissagem de um jato comercial. A velocidade de pouso é de
aproximadamente 340 quilômetros horários. Após a aterrissagem, o veículo passa por uma
reforma, uma nova carga é introduzida, os propulsores são reformados e reabastecidos, e
uma nova montagem do veículo completo é feita alguns meses antes do lançamento. Como
medida de redução de custos, a nave espacial é projetada para o cumprimento de 80
missões, e os propulsores podem ser utilizados em 6 missões.
FOGUETES PROPULSORES
Os foguetes propulsores são responsáveis pela maior porção do empuxo de decolagem.
Eles são os maiores já construídos, assim como os primeiros a levarem humanos ao
espaço e também os primeiros feitos para reutilização. Os propulsores são
constituídos de quatro segmentos tubulares de aço. A parte frontal ogivóide contém um
pára-quedas, que é acionado para fins de resgate. A parte traseira possui um bico
dirigível. Oito pequenos foguetes são responsáveis pela separação do propulsor do
veículo espacial. Os propulsores descem de pára-quedas no Atlântico, e são recuperados
por barcos especiais de resgate. Cada propulsor contém um propelente sólido, semelhante
à borracha corretora de uma máquina de escrever. Para a ignição dos propelentes, é
acionado antes um pequeno foguete motor. As chamas do foguete se espalham através do
interior do propulsor, que atinge o empuxo máximo em menos de meio segundo.
TANQUE EXTERNO
O tanque externo contém os propelentes utilizados tanto para a decolagem como para os
três propulsores principais do veículo em órbita. O tanque externo possui ainda uma
carcaça externa que encerra três tanques internos. O tanque interno frontal contém
oxigênio líquido mantido sob pressão. Um outro tanque interno comporta a maioria dos
equipamentos eletrônicos. O tanque traseiro contém hidrogênio líquido sob pressão. As
paredes do tanque são constituídas de uma liga de alumínio e possuem uma espessura de
5,23 centímetros. Os propelentes são enviados aos sistemas principais de propulsão da
espaçonave pela pressão do gás liberado pela própria combustão controlada. O tanque
externo é desintegrado no momento de sua reentrada, após a combustão total do
propelente.
ESPAÇONAVE
O Ônibus Espacial é um veículo largo, com asas dispostas em delta. Foi construído, em
sua estrutura, com alumínio, e recoberto com uma superfície de isolamento
re-utilizável. A nave é impulsionada por 49 foguetes de diferentes funções, como os
foguetes de decolagem, os controladores de rota e os controladores de reentrada. A energia
elétrica é fornecida através de células de combustível que possuem, como subproduto
de combustão, água potável. O centro da nave é, na verdade, o compartimento de carga,
capaz de levar até quatro satélites ao espaço em apenas uma decolagem. O compartimento
de carga possibilita o transporte do laboratório "Spacelab" ao espaço, assim
como seu resgate de volta à Terra. Um braço mecânico altamente articulado, chamado
Remote Manipulator System, pode ser operado pelos tripulantes da cabina de controle. Esse
sistema é utilizado para que os carregamentos sejam colocados em plena operação, fora
do veículo aeroespacial. A seção frontal do veículo é reservada à cabina de comando
e ao alojamento da tripulação. A parte frontal do convés lembra muito as cabinas de
comando dos aviões convencionais, mas alguns traços diferenciam os comandos de vôo no
espaço e os comandos de vôo aéreo. A parte traseira da convés contém quatro
estações de serviço, incluindo os controles do sistema de manipulação à distância.
Quando é requerida alguma atividade extra-veicular, o compartimento de carga é suprido
com ar e a entrada no compartimento é feita através de um escotilha, localizada no
alojamento da tripulação.
PROPULSORES PRINCIPAIS DA "SPACE SHUTTLE"
Os propulsores principais do Ônibus Espacial são os mais eficientes e complexos foguetes
já construídos. Este equipamento re-utilizável e de alta performance foi desenvolvido
para operar durante sete horas e meia por missão, podendo realizar um total de 55
missões ao todo. Os propulsores principais podem ser acelerados a um limite de 65 a 109
por cento de sua razão de força, resultando num empuxo de 170. 100 quilogramas cada. Os
propulsores fornecem cerca de 30 por cento do empuxo total durante os dois primeiros
minutos de vôo, e 100 por cento ao cabo de 6 minutos. Fazendo parte do veículo
aeroespacial, os propulsores queimam o hidrogênio líquido e o oxigênio do tanque
externo, os quais são enviados através de cordões umbilicais. Cada propulsor pode ser
movido 10. 5 graus acima ou abaixo do eixo longitudinal da nave, e 8,5 graus à esquerda
ou à direita do eixo latitudinal. Esses movimentos podem ajudar a fornecer o controle
direcional da nave durante a decolagem e subida. A maior parte das operações são
controladas automaticamente por um controlador de propulsores, equipando cada foguete. Os
controladores estão ligados aos computadores de orientação geral.
