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Coluna do Astrônomo

Apollo 11: Módulo Lunar

Modulo
Lunar

Para pousar na Lua a NASA precisava de um nave totalmente nova capaz de pousar e decolar em um ambiente de quase vácuo e um sexto da gravidade terrestre. Isso nunca havia sido tentado.

Em 1958 a empresa escolhida para desenvolver o LEM (Lunar Excursion Module ou simplesmente Módulo Lunar) foi a Grumman Aircraft. Esta empresa aeroespacial já tinha no currículo emblemáticos aviões de combate aeronavais americanos. Para citar só dois temos, no período inicial da Segunda Grande Guerra, o caça a pistão F4F Wildcat e durante a Guerra Fria o jato supersônico F-15 Tomcat

No alto a esquerda: simulador do módulo lunar usado para treinar astronautas em terra. No alto a direita: Diagrama do módular lunar. Abaixo: os quatro designs do modulo lunar feitos pela Grumman : de 1962, 1963, 1965 e 1969 (da esquerda pra direita).

O projeto foi sendo modificado indo de um montagem mais robusta para algo mais leve.  Cada missão Apollo deu nomes diferentes aos seus Módulos Lunares. O primeiro vôo de um LEM foi na Apollo 5 em janeiro de 1968, missão de teste, não tripulada. Em março de 1969 a tripulação da Apollo 9 testou o primeiro LEM ao redor da Terra. Foi o primeiro destes módulos a receber um nome: Spider (Aranha em inglês devido a semelhança do veículo com os trens de pouso estendidos). Em novembro de 1969 o LEM Snoopy (Apollo 10) chegou a pouco mais de 10 km da superfície lunar antes de ser descartado e entrar em órbita ao redor do Sol, onde ainda está até hoje.

Esquerda: modelo 3D de um LEM visto de frente. Direita: foto do Eagle.

O veículo que pousou na Lua em 21 de julho de 1969 recebeu o nome de Eagle. Estamos acostumados a um gravidade seis vezes mais intensa que a lunar. Além da gravidade intensa temos atmosfera oferecendo resistência a qualquer movimento. Na Lua nada isso não existe. Isto faz toda diferença: não precisa aerodinâmica, não precisa estrutura muito resistente. Por isso o módulo Eagle é tão diferente do Columbia (Módulo de Comando).

Módulo Ascendente

Como todas as naves do Programa Apollo, a Eagle tinha dois estágios. A nave pousou inteira mas, na volta, só a parte superior retornou. É esta parte que era tripulada, onde os astronautas descansavam entre um passeio lunar e outro. Não era muito maior que o espaço interno de um carro de passeio ou cabine de um caminhão.

Esquerda: representação da separação dos módulos durante a decolagem. Direita: fotos recentes tiradas por sondas do módulo de descida na superfície da Lua.

Módulo de Descida

O motor presente neste módulo permitiu o pouso controlado. Um motor que pode variar a potência e desta maneira controlar a velocidade de descida. Todas as missões Apollo deixaram módulos de descida na superfície lunar. Hoje em dia, sondas orbitando a Lua fotografam os locais de pouso com detalhes, e não deixam dúvidas sobre a sua veracidade.

Acima e à direita: sítios de pouso de algumas missões Apollo indicando seu módulos de pouso.
Abaixo à esquerda: indicação do módulo de descida (em verde) e astronautas (em vermelho).

Um módulo lunar extraordinário

O Módulo Lunar Aquarius teve seu momento de glória ao ser usado como salva-vidas durante o acidente da Apollo 13. Como o motor do Módulo de Comando e Serviço Odissey foi atingido por uma explosão, foi preciso usar o propulsores do Aquarius para trazer os astronautas para casa.

Venha conhecer a nossa réplica do módulo lunar
na exposição “Um gigantesco salto: a jornada para a Lua”.

Dica de filme: Apollo 13 – Do Desastre ao Triunfo (1995)

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Apollo 11: Nave Columbia

Capsula Apollo resgatada no Pacífico: note o anel inflável laranja já destacado da cápsula.

O veículo Columbia da missão Apollo 11 foi lançado naquele 21 de julho de 1969 no topo de um foguete Saturno V. O Columbia contava com um Módulo de Comando (cônico) e um Módulo de Serviço (cilíndrico).

Módulo de Comando

Capsula Apollo posta em exposição em museu

A única parte pressurizada de todo o conjunto era um cone truncado de três metros de altura e três metros de diâmetro na sua base. Neste espaço exíguo três astronautas passaram os quatro dias da viagem até a Lua. Esta é única parte de todo o conjunto que é desenhada para voltar a Terra.

Ao redor da capsula formasse uma espécie de “bola de fogo”, formada por ar ionizado produzido pela onda de choque hipersônica da reentrada na atmosfera terrestre. Na parte inferior, a base mais larga do cone, é onde está o escudo térmico que permite que os astronautas sobrevivam neste momento.
O material que o constitui o escudo é denominado ablativo. Ao se queimar o escudo ablativo vai largando pedaços incandescentes. Estes pedaços levam consigo a maior parte do calor sem deixar que o interior da capsula se aqueça perigosamente.

Depois de vencer a reentrada atmosférica a velocidade diminui, a bola de fogo se apaga e ai os três paraquedas podem se abrir. Assim a capsula pousa suavemente no mar. A Columbia desceu no Oceano Atlântico e foi recolhida pela tripulação do porta-aviões Hornet.

Módulo de Serviço

Detalhes dos Módulos de Comando e Serviço Apollo

Logo atrás do Módulo de Comando se encontrava um cilindro cheio de equipamentos: o Módulo de Serviço. Neste módulo é onde estão o motor, propelentes, baterias, tanques de água, cilindros de oxigênio, sistemas de absorção de gás carbônico e tudo o mais que permite tanto a vida dos astronautas como as mudanças de órbita durante a viagem a Lua e de volta. Na volta este módulo é descartado e se incinera na atmosfera.

Mais tarde o primeiro onibus espacial a viajar no espaço recebeu o nome de Columbia.

Dica de filme: O Primeiro Homem (2018)

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Apollo 11: O Foguete

Neste mês comemoramos 50 anos do primeiro pouso tripulado na Lua. Para que esta façanha fosse realizada a NASA (National Aeronautics and Space Administration ou Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço) teve que desenvolver o foguete mais potente até então já feito, o Saturno V (o V é o algarismo romano: lê-se Saturno cinco). Com seus 110 metros de comprimento, diâmetro máximo de 10 metros e quase 3 mil toneladas de peso, o Saturno V foi, e ainda é, o maior foguete totalmente operacional já lançado. Seu nome tem relação com a família de foguetes anteriores: os Júpiter. Foi um foguete Júpiter que levou o primeiro astronauta norte-americano ao espaço. Como Saturno é o planeta que vem logo depois de Júpiter, em ordem de distância ao Sol, essa foi a nomenclatura adotada.

Um Saturno V consegue levar até 120 toneladas de material a órbitas baixas e até 45 toneladas para a Lua.

As várias missões bem sucedidas do poderoso Saturno V. Dos 13 lançamentos só um teve falha.

Três Estágios

O foguete Saturno V em configuração de lançamento e detalhes dos estágios com seus anéis de conexão.

O primeiro estágio (um cilindro de 10 metros de diâmetro e 42 metros de altura) ficava na base onde cinco motores Rocketdine F1 consumiam dois propelentes: RP-1 (Refined Petroleum, um tipo de querosene usado em jatos agindo como combustível) e LOx (Liquid Oxygen, oxigênio líquido que serve de oxidante). Este estágio funcionava apenas por 2,8 minutos. A função principal do primeiro estágio é tirar o conjunto da plataforma e colocá-lo a uma altura de 67 quilômetros. Esta altura, onde a resistência do ar é bem menor, facilita o desempenho do próximo estágio. O motor central era fixo, mas os quatro ao redor poderiam ser movidos por dispositivos hidráulicos para ajustar a inclinação. Quando exauria o propelente, o estágio caía e se incinerava na atmosfera.

O segundo estágio ficava logo acima e também contava com cinco motores. Estes motores Rocketdyne J2 usavam hidrogênio líquido como combustível. Este estágio atuava até a altura de 184 quilômetros e depois reentrava na atmosfera vaporizando-se.

O terceiro estágio também usava hidrogênio líquido para abastecer um único motor Rocketdyne J2. É logo acima deste estágio que vão o Módulo Lunar (dentro de uma seção cônica que se abre como pétalas no espaço) e o Módulo de Comando e Serviço (onde os astronautas ficam durante o lançamento). Este é o estágio que insere os astronautas na órbita de transferência lunar.

Para saber mais:

Infográfico detalhado do Saturno V:

https://s29877.pcdn.co/wp-content/uploads/2019/02/saturn-v-rocket-explained-infographic.jpg.webp

https://pt.wikipedia.org/wiki/Saturno_V

50 anos da conquista da Lua – Estadão

https://www.estadao.com.br/infograficos/ciencia,50-anos-da-conquista-lunar,878058?fbclid=IwAR2fcqxHcEX343PEL0O4x5HNNXqB9jtbmiettAZQ_uamTTd5i3n1wvTwYfs

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Apollo 11: o homem foi à Lua

47  anos homem à lua

Neste mês faz 47 anos que o primeiro homem pousou na Lua e, ainda hoje, tem gente que acredita em teorias de conspiração de que isso é uma fraude. Vejamos como podemos desfazer estas teorias com alguns argumentos simples.

Os soviéticos nunca negaram
Os norte-americanos só foram à Lua porque havia uma forte disputa com os soviéticos, denominada Corrida Espacial. Os soviéticos também queriam descer astronautas na superfície lunar, mas seus protótipos Nositol 1, foguetes equivalentes ao Saturno V, explodiram antes de se tornarem operacionais. Os soviéticos já haviam pousado sondas e colocado satélites ao redor da Lua diversas vezes antes de julho de 1969. Enquanto os astronautas da Apollo 11 pisavam na Lua, havia uma sonda soviética em órbita: a Lunik 15. Esta espaçonave colidiu com a Lua poucas horas antes do módulo lunar decolar. Anos depois os soviéticos continuaram pousando e orbitando a Lua sem nunca levantar dúvidas quanto à veracidade do pouso. Imagine o prazer que teriam em revelar uma farsa destas.

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Foguete Nositol 1 comparado ao Saturno V

As fotos dos lugares de pouso
Os Módulos Lunares (LEM) eram constituídos de dois estágios. Ao decolar deixaram um módulo de descida na superfície lunar. Estes módulos têm sido fotografados pelas sondas espaciais mais modernas diversas vezes confirmando os locais de pouso. Em algumas fotos podemos ver os rastros de pegadas dos astronautas e até os Rovers Lunares (LRV).

Locais de pouso fotografados pelas sondas.
Locais de pouso fotografados pelas sondas.

O espelho laser deixado na superfície lunar
As missões Apollo 11 e 14 (esta última em fevereiro de 1971) deixaram na superfície lunar refletores que permitiram medir a distâncias da Terra à Lua através de flashes de laser enviados da Terra. Os resultados foram totalmente compatíveis com os obtidos pelos refletores a bordo do rovers soviéticos Lunokhod 1 (novembro de 1970) e Lunokhod 2 (janeiro de 1973).

Esquerda: Espelho refletor de Laser deixado na Lua. Direita: Astronauta Alan Bean examinando a Sonda Surveyor 3 com o módulo lunar Intrepid ao fundo.
Esquerda: Espelho refletor de Laser deixado na Lua. Direita: Astronauta Alan Bean examinando a Sonda Surveyor 3 com o módulo lunar Intrepid ao fundo.

As rochas trazidas da Lua
Mais de 600kg de rochas lunares foram trazidas à Terra pelas missões Apollo (EUA) e Luna (URSS), que batem muito bem com os meteoritos atribuídos à origem lunar. Inclusive um mineral inédito na Terra foi encontrado nestas rochas ‒ a armalcolita (nome homenageando os três astronautas da missão: Armstrong, Aldrin, e Collins).
Mas as pessoas gostam de teorias mirabolantes. Bons exemplos disso estão nestes filmes: Capricórnio One e Apollo 18.

Diversas rochas lunares trazidas pelas missões Apollo. A da direita e acima é chamada de Rocha Gênesis e foi trazida pela Apollo 15.
Diversas rochas lunares trazidas pelas missões Apollo. A da direita e acima é chamada de Rocha Gênesis e foi trazida pela Apollo 15.

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