Quando Elon Musk, da SpaceX, twita algo interessante, gera uma onda de emoção. Então, quando ele twittou recentemente que a SpaceX poderia estar trabalhando em uma maneira de recuperar os estágios superiores de seus foguetes, desencadeou uma cadeia de respostas intrigadas.
A SpaceX tentará recuperar o estágio superior do foguete da velocidade orbital usando um balão gigante
- Elon Musk (@elonmusk) 15 de abril de 2018
A SpaceX já recupera e reutiliza seus estágios inferiores há algum tempo e reduziu o custo de lançar cargas úteis no espaço. Mas esta é a primeira dica de que eles podem tentar fazer o mesmo com os estágios superiores.
Os respondentes do Twitter queriam saber exatamente o que a SpaceX tem em mente e o que pode ser um “balão gigante de festa”. Musk ainda não elaborou, mas um de seus seguidores no Twitter tinha algo interessante a acrescentar.
Quinn Kupec, estudante da James Clark School of Engineering da Universidade de Maryland, twittou para Musk:
Se você está propondo o que eu acho que é, um desacelerador de coeficiente de entrada balística ultra-baixo, você e o @SpaceX devem ver o que temos no @UofMaryland. Estamos trabalhando nisso há algum tempo e acabamos de testar alguns pic.twitter.com/nJBvyUnzaK
- Quinn Kupec (@QuinnKupec) 16 de abril de 2018
A Space Magazine entrou em contato com o Sr. Kupec para ver se ele poderia nos ajudar a entender o que Musk pode estar fazendo. Mas primeiro, uma rápida explicação.
Um "desacelerador de coeficiente de entrada balística ultrabaixo" é um pouco exagerado. O coeficiente balístico mede quão bem um veículo pode superar a resistência do ar em voo. Um alto coeficiente balístico significa que um veículo de reentrada não perderia velocidade rapidamente e chegaria à Terra em alta velocidade. Um desacelerador de coeficiente de entrada balística ultra-baixo perderia velocidade rapidamente, o que significa que um veículo estaria viajando em baixas velocidades subsônicas antes de chegar ao solo.
Para recuperar um reforço de estágio superior, baixas velocidades são desejáveis, pois geram menos calor. Mas, de acordo com Kupec, há outro problema que deve ser superado.
“O que acontece quando essas coisas diminuem para velocidades de pouso? Se o seu centro de gravidade estiver deslocado significativamente atrás do seu centro de arrasto, como seria o caso de um estágio superior de retorno, ele poderá ficar instável. Se o centro de gravidade do veículo de reentrada for muito alto, ele poderá se inverter, o que obviamente não é desejável. ”
Portanto, o truque é reduzir a velocidade do veículo de reentrada até o ponto em que o calor gerado pela reentrada não esteja danificando o impulsionador e fazê-lo sem fazer com que o veículo inverta ou se torne instável. Isso não é um problema para os impulsionadores do palco principal que a SpaceX agora recupera rotineiramente; eles têm seus próprios foguetes para guiar sua descida e aterrissagem. Mas para os impulsionadores do estágio superior, que atingem velocidades orbitais, é um obstáculo que precisa ser superado.
"Minha pesquisa está focada especificamente em quão alto você pode empurrar o centro de gravidade e ainda manter a configuração de vôo adequada", disse Kupec.
Mas e o "balão de festa gigante" que Musk twittou?
Musk pode estar se referindo, em termos coloridos, ao que é chamado de balute. A palavra é uma combinação das palavras balão e pára-quedas. Eles foram inventados nos anos 50 pela Goodyear Aerospace. Eles podem prender a descida dos veículos de entrada e fornecer estabilidade durante a descida.
“… O balão teria que ter 90 pés de diâmetro e ser fabricado com um tecido de alta temperatura…” - Professor Dave Akin, Universidade de Maryland
A Space Magazine entrou em contato com o professor Dave Akin, da Universidade de Maryland, para ter uma ideia do tweet de Musk. O professor Akin trabalha em sistemas de reentrada há mais de duas décadas.
Em uma troca de e-mail, o professor Akin nos disse: “Houve conceitos propostos para implantar um balão grande em um cabo que é rebocado atrás de você na entrada. O balão diminui seu coeficiente balístico, o que significa que você desacelera mais alto na atmosfera e a carga de calor é menor. ” Portanto, a chave é diminuir sua velocidade antes de você se aproximar da Terra, onde a atmosfera é mais espessa e gera mais calor.
Mas, de acordo com o professor Akin, isso não será necessariamente fácil de fazer. "Para obter as duas ordens de redução de magnitude no coeficiente balístico que Elon tem falado sobre o balão, teria que ter 120 pés de diâmetro e ser fabricado com um tecido de alta temperatura, para que não seja tão fácil."
Mas o histórico de Musk mostra que ele não se esquiva de coisas que não são fáceis.
A recuperação dos estágios superiores dos foguetes não se resume à redução dos custos de lançamento, mas também ao lixo espacial. A Agência Espacial Européia estima que existam mais de 29.000 peças de lixo espacial que orbitam a Terra, e parte desse lixo é gasta reforços no estágio superior. Já houve algumas colisões e acidentes, com alguns satélites sendo empurrados para diferentes órbitas. Em 2009, o satélite de comunicações Iridium 33 e o satélite de comunicações russo Cosmos 2251 extinto colidiram, destruindo ambos. Se a SpaceX puder desenvolver uma maneira de recuperar seus impulsionadores do estágio superior, isso significa menos lixo espacial e menos colisões em potencial.
Existe um claro precedente para o uso de balões para gerenciar a reentrada. Com pessoas como o professor Akin e Quinn Kupec trabalhando nisso, a SpaceX não precisará reinventar a roda. Mas eles ainda têm muito trabalho a fazer.
Musk twittou uma outra coisa logo após o seu tweet "balão de festa gigante":
E depois pousar em uma casa inflável
- Elon Musk (@elonmusk) 16 de abril de 2018
Nenhuma palavra ainda sobre o que isso pode significar.
Tweet do "balão de festa gigante" de Elon Musk: https://twitter.com/elonmusk/status/985655249745592320
Tweet do Quinn Kupec: https://twitter.com/QuinnKupec/status/985736260827471872
