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Coluna do Astrônomo

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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Curso de Astronáutica 2019

Olá, você gosta de falar sobre coisas do espaço? Sabe por que o Homem não voltou à Lua? Qual a diferença entre cosmonauta e astronauta? Como um satélite se mantém em órbita?

Entre 27 e 31 de maio o Planetário do Rio de Janeiro estará oferecendo mais um Curso de Astronáutica. O horário é de 19h às 20h30min no Planetário da Gávea. O conteúdo é dado em 5 capítulos:

  1. Fundamentos de Mecânica Celeste – revemos os conceitos básicos de Mecânica do nível médio: posição, velocidade, aceleração, órbita e gravitação;
  2. Foguetes – sua origem, desenvolvimento e funcionamento;
  3. Satélites – órbitas, funcionamento e aplicações;
  4. Voos Tripulados – cápsulas, trajes espaciais e naves;
  5. Sondas Espaciais – tipos, descobertas e estado da Arte.

Investimento: R$50,00. Material didático será disponibilizado. Certificado (frequência mínima de três dias). Idade mínima: 12 anos acompanhado, 15 anos sozinho.

Professor Naelton Mendes de Araujo – Graduado em Astronomia, Mestre em Educação e Divulgação Científica. Trabalhou 10 anos com controle orbital de satélites geoestacionários.

Inscrições deve ser feitas pessoalmente ou online..

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Dia do Cosmonauta:

Em 12 de abril de 1961 Yuri Alekseievitch Gagarin (1934-68) na nave Vostok 1 foi o primeiro homem a viajar no espaço. Naquela época, os viajantes do espaço provindos da URSS e do EUA recebiam denominações diferentes. O termo cosmonauta era usado para os soviéticos e astronauta para os americanos. Esta distinção é um resquício da guerra fria.

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Um Conversível no Espaço – Falcon Heavy

Que história é essa de colocar um carro no espaço? Quem teve essa ideia maluca? Por que isso é notícia?

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100 Anos do Nascimento de Arthur C. Clarke

Apesar de mais famoso por sua participação fundamental no filme de Stanley Kubrik – 2001, Uma Odisseia no Espaço (1968), o escritor Arthur C. Clarke tem uma obra riquíssima. Clarke escreveu dezenas de livros, contos e artigos em áreas desde a ciência aplicada, passando pela divulgação científíca e aportando na ficção científica. Junto com Isaac Asimov e Ray Bradbury, Clarke formou o que foi conhecido com o ABC da era dourada de ficção científica.

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Sputnik, Filho da Guerra Fria

O produto pacífico da guerra fria foi sua contrapartida espacial: satélites, naves tripuladas e sondas interplanetárias. Na disputa entre EUA e URSS, chamada de Guerra Fria, o importante era fazer mísseis para despejar “horrores” nucleares sobre os inimigos. Felizmente, esta guerra nunca esquentou e, como resultado daquela corrida, temos os satélites artificiais. Faz 60 anos do lançamento do Sputnik.

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Satélites Geoestacionários Brasileiros

Arthur C. Clarke (1917–2008) – Em dezembro deste ano fazem 100 anos da nascimento do “Pai dos Satélites Geoestacionários”

Satélites geoestacionários são um grupo bem distinto da maioria dos satélites em órbita. O total de satélites em órbita chega a casa dos 10000 aparelhos. Somente aproximadamente 400 destes se distribuem numa altura de, aproximadamente, 36000 km, o chamado Anel de Clarke. Foi o engenheiro e escritor Arthur C. Clarke (1917-2008) o primeiro a propor o uso das órbitas geoestacionárias para telecomunicação, em 1945. Nesta altura o satélite dá uma volta ao redor da Terra ao mesmo tempo que o nosso planeta dá uma volta em torno de si mesmo. O resultado prático disto é que antenas fixas podem apontar para estes satélites e usá-los como estações extraterrestres de retransmissão. Assim, os sinais de rádio permitem cobrir o planeta inteiro usando apenas três satélites equidistantes.

Esquema da órbita geoestacionária em relação ao ponto marrom o satélite verde está numa mesma posição.

O Brasil já constrói satélites há um bom tempo (SCD1, em 1993, e CBERS-1, em 1999). Entretanto, não temos ainda um foguete lançador capaz de pôr em órbita baixa, muito menos em órbita geoestacionária. O VLS (Veiculo Lançador de Satélites), se estivesse funcional, ainda assim, não seria capaz de alcançar o anel de Clarke. Todos os satélites brasileiros (construídos aqui ou não) foram postos em órbita por foguetes estrangeiros.

Em 8 de fevereiro de 1985, foi lançado da base espacial de Kourou, na Guiana Francesa, um foguete Ariane 3. No seu nariz ia um satélite cilíndrico modelo HS 376, de 2,19 metros de diâmetro, construído pela empresa canadense Spar Aerospace, em parceria com a Hughes norte americana.

Seu diferencial: seria totalmente operado pela estatal brasileira Embratel (na época fazia parte da Telebras, hoje foi privatizada). O nome do satélite era Brasilsat A1, o primeiro a dar serviços de telecomunicações via satélite de forma independente a uma estatal brasileira. Tinha, inclusive, bandas exclusivas para uso militar. Antes disto, a Embratel usava transmissores de satélites alugados, como os Intelsats.

Brasilsat e StarOnes
À esquerda, foto e desenho do Brasilsat A1, o primeiro satélite geoestacionário brasileiro. Acima, ao centro, Brasilsat B4. À esquerda, acima, StarOne C4 e, abaixo, StarOne C1.

O último satélite da série Brasilsat foi o B4 (modelo HS-376W da Hughes), lançado em 2000, e ainda se encontra em operação na posição orbital de 84º Oeste operando em órbita inclinada. Depois da privatização o setor de satélites da Embratel tornou-se a empresa StarOne. A série de satélites de 3ª geração começou com o StarOne C1 modelo Spacebus-3000B3, em 2007. Os satélites mais modernos são chamados de três eixos (com painéis solares que lembram asas). Estes usam rodas internas girando para cada eixo. Os antigos satélites eram cilíndricos que giravam para estabilizar seu eixo principal e manter sua antena virada para a Terra.

SGDC
Satélite Geoestacionário de Defesa e Comunicação – modelo Spacebus-4000

No dia 04 de maio de 2017, foi lançado de Kourou por um foguete Ariane V, um satélite modelo Spacebus-4000, denominado SGDC (Satélite Geoestacionário de Defesa e Comunicações Estratégicas). Diferente dos Brasilsats, que eram controlados por civis ligados ao Ministério das Comunicações (criado em 1967), este satélite e os subsequentes serão controlados por militares e têm um caráter de defesa estratégica.

Esta história toda é parte da minha história pessoal, pois trabalhei controlando os Brasilsat por quase 10 anos até entrar no Planetário do Rio, em 2006. Naquela época, o grupo se preparava para lançar os satélites de ultima geração, os StarOne. Alguns dos StarOnes foram fabricados pela mesma empresa que fez o SDCG. O último satélite lançado em 2016 e que hoje faz parte da frota da Embratel StarOne foi o D1 (modelo SSL-1300 da Loral Space System), que passou a cobrir a função do B4.

Curso Astronáutica acontece de 15 a 19 de maio no Planetário.

 

Quer conhecer mais sobre satélites? Entre 15 a 19 de maio, o Planetário do Rio oferecerá um curso de Astronáutica, das 19h30 às 21.

Outro link interessante: Cinco Mitos sobre Satélites

 

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Foguete a etanol é lançado de Alcântara

Os primeiros foguetes foram inventados na China, em torno do ano 1200. Eram tubos cheios de pólvora usados primeiro como fogos de artifício e depois com finalidades militares. Quando a pólvora começava a queimar expelia gases em alta velocidade. Estes gases saíam pela abertura do tubo e impulsionava o foguete na outra direção. Artefatos como estes são chamados de foguetes de combustível sólido. Uma vez dada a partida, o foguete consome o combustível até acabar. Alguns de grande porte, mais modernos, usavam este sistema. Exemplos disso são os mísseis balísticos intercontinentais Minuteman e os foguetes auxiliares laterais do Ônibus Espacial.

Em 1926, o americano Robert Goddard desenvolveu o primeiro foguete a combustível líquido, que misturava gasolina e oxigênio líquido. Um foguete deste tipo pode ser bem controlado mesmo após a ignição.

O programa espacial brasileiro desenvolve foguetes de pequeno porte, desde 1965. Os primeiros foguetes brasileiros se chamavam Sonda e eram todos de combustível sólido. O Veiculo Lançador de Satélites (VLS) é um foguete de três estágios, todos de combustível sólido. Após três acidentes, desde 1997, o VLS passa por uma reavaliação que inclui usar estágios de combustível líquido.

No dia 1º de setembro, foi lançado, com sucesso, da Base de Alcântara, uma versão diferente do foguete chamado VS-30 (em operação, desde 1987). Nesta nova versão, o combustível sólido foi substituído por oxigênio líquido e etanol. O etanol nada mais é que o álcool que pode ser comprado em qualquer mercado ou farmácia. Este é um combustível renovável, extraído da cana-de-açúcar e de baixa toxidade. O Brasil é o maior produtor de etanol do mundo. Este é mais um passo para produzir um foguete nacional eficiente para finalidades espaciais.

 

Ver links de interesse:

http://g1.globo.com/jornal-nacional/noticia/2014/09/cientistas-brasileiros-lancam-primeiro-foguete-nacional-movido-etanol.html

http://www.fab.mil.br/noticias/mostra/19799/ESPA%C3%87O—Brasil-lan%C3%A7a-com-sucesso-primeiro-foguete-nacional-com-combust%C3%ADvel-l%C3%ADquido

 

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SLS: o foguete mais potente do mundo

 

Até hoje nenhum foguete mais potente que o Saturno V foi lançado. O Saturno V tinha 111 metros de altura, 3000 toneladas e uma capacidade de levar 118 toneladas de equipamento para orbitas baixas (Low Earth Orbit = LEO). Este colosso foi o responsável pelo envio dos astronautas do programa Apollo à Lua.

Depois do programa Apollo, o sistema mais potente e versátil para colocar satélites em órbita foi o Space Shuttle. Essa nave era capaz de colocar 24 toneladas em órbita baixa. Mesmo com toda esta potência, um Space Shuttle não pode alcançar à Lua.

O novo sistema de foguete desenvolvido pela NASA é chamado Space Launch System (SLS). Este sistema aproveita muitas das tecnologias desenvolvidas para o Space Shuttle. O SLS promete por 130 toneladas em LEO, ou seja, 12 toneladas a mais que o Saturno V. O plano é que este foguete leve naves tripuladas à Lua e à Marte, a partir de 2018.

Ver links:

 
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10 Anos atrás no Maranhão

 

Em agosto de 2003, em Alcântara, região da costa maranhense, um conjunto de cilindros pintados de branco se erguia a uns 20 metros de altura dentro de uma construção metálica. Era um foguete denominado Veículo Lançador de Satélites, o VLS-1 V3. Poucos países no nível de desenvolvimento do Brasil tinham, na época, um programa espacial como aquele em andamento. É verdade que desde 1985 este projeto estava se arrastando e enfrentando muitas dificuldades. Os dois protótipos anteriores, o V1 e o V2, foram destruídos em voo nos anos de 1997 e 1999, respectivamente. Todos julgavam que as falhas estavam corrigidas. Estava tudo pronto. A expectativa era de que o Brasil entrasse definitivamente para a era espacial. O seleto “clube” espacial é composto pelos países capazes de lançar foguetes e de pôr satélites em órbita por conta própria. Entre eles temos os líderes espaciais, como os EUA, a Rússia, a Comunidade Europeia, o Japão, a Índia e a China.

 

O foguete tinha quatro estágios, todos movidos a combustível sólido. O primeiro estágio era composto de quatro propulsores dispostos ao redor do segundo estágio. Ao serem consumidos durante os primeiros instantes de voo os quatros se desprenderiam e o segundo estágio entraria em ação. Encaixados logo acima, um sobre o outro, estavam o terceiro e o quarto estágios. Estes estágios cilíndricos estavam carregados e prontos para levar ao espaço dois satélites desenvolvidos no país: o SATEC, do Instituto Nacional de Pesquisa Espacial (INPE), e o UNOSAT, da Universidade Norte do Paraná.

 

No dia 22, às 13h30min, quando faltavam três dias para o lançamento, uma explosão destruiu tudo. Um dos propulsores do primeiro estágio entrou em ignição prematura arrastando e incendiando toda a torre de lançamento. O trágico acidente levou as preciosas vidas de 21 técnicos, os dois satélites e a esperança do programa espacial brasileiro.

 

Hoje a plataforma de lançamento está reconstruída e remodelada. Mais itens de segurança foram acrescentados e novos procedimentos desenvolvidos. Está previsto ainda para este ano um lançamento teste sem carga útil e com apenas os dois primeiros estágios. Se tudo correr bem, ano que vem será feito um lançamento completo e, no ano seguinte, o sonhado lançamento de um satélite.

 

Não podemos deixar esta data passar em branco. Torço para que aquele 22 de agosto não tenha sido um dia de sacrifício inútil de nossos 21 colegas brasileiros.

 

 

 

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