O design de foguetes tem tudo a ver com compensações: cada quilo extra de carga de que um foguete precisa para decolar da superfície da Terra requer mais combustível, enquanto cada novo bocado de combustível adiciona peso ao foguete. O peso se torna um fator ainda maior ao tentar levar uma espaçonave para algum lugar tão longe quanto Marte, pousar lá e voltar novamente. Conseqüentemente, os projetistas da missão devem ser tão criteriosos e eficientes quanto possível ao descobrir o que levar em uma nave que se dirige ao espaço e quais foguetes usar.

Foguete voando para o espaço com nuvens e estrelas

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2 tipos diferentes de combustível de foguete

Existem dois tipos principais de combustível usados ​​para retirar os foguetes da Terra: sólido e líquido. Nos Estados Unidos, a NASA e agências espaciais privadas usam ambos.

  • Foguetes sólidos são simples e confiáveis, como uma vela romana, e uma vez acesos, não há como pará-los: eles queimam até se esgotarem e não podem ser estrangulados para controlar o impulso. O combustível sólido é um composto normalmente consistindo de um oxidante sólido (ou seja, nitrato de amônio, dinitramida de amônio, perclorato de amônio, nitrato de potássio) em um aglutinante de polímero (agente de ligação) misturado com compostos energéticos (ou seja, HMX, RDX), aditivos metálicos (ou seja, . berílio, alumínio), plastificantes, estabilizantes e modificadores da taxa de queima (isto é, óxido de cobre, óxido de ferro).
  • Foguetes líquidos fornecem menos impulso bruto, mas podem ser controlados, permitindo que os astronautas regulem a velocidade de um foguete e até mesmo fechem e abram as válvulas de propulsão para ligar e desligar o foguete. Exemplos de combustível líquido incluem oxigênio líquido (LOX); hidrogênio líquido; ou tetróxido de dinitrogênio combinado com hidrazina (N2H4), MMH ou UDMH.

Os propelentes a gás são ocasionalmente usados ​​em algumas aplicações, mas são pouco práticos para viagens espaciais. Os propelentes em gel têm interessado alguns físicos devido à sua baixa pressão de vapor quando comparados aos propelentes líquidos. Isso reduz o risco de explosão. Os propelentes em gel se comportam como um propelente sólido em armazenamento e como um propelente líquido em uso.

O que mais os foguetes precisam além do combustível?

Para levar um objeto ao espaço, é claro que você precisa de combustível. Você também precisa de oxigênio para queimar, superfícies aerodinâmicas e motores giratórios para dirigir, e um lugar para que o material quente saia e forneça empuxo suficiente.

Combustível e oxigênio são misturados e inflamados dentro do motor do foguete e, em seguida, a mistura em chamas e explosões se expande e derrama pela parte de trás do foguete para criar o impulso necessário para impulsioná-lo para frente. Ao contrário de um motor de avião, que opera dentro da atmosfera e, portanto, pode levar ar para se combinar com o combustível para sua reação de combustão, um foguete precisa ser capaz de operar no vazio do espaço, onde não há oxigênio. Conseqüentemente, os foguetes precisam transportar não apenas combustível, mas também seu próprio suprimento de oxigênio. Quando você olha para um foguete em uma plataforma de lançamento, a maior parte do que você vê são simplesmente os tanques de propelente - combustível e oxigênio - necessários para chegar ao espaço.

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Como o combustível do foguete mudou ao longo do tempo?

Houve poucas mudanças na química fundamental do combustível de foguete desde o início do voo espacial, mas há projetos em andamento para foguetes mais eficientes em termos de combustível.

Para melhorar sua eficiência, os foguetes precisam consumir menos combustível, o que significa que o combustível precisa sair por trás o mais rápido possível para dar o impulso desejado e atingir o mesmo empuxo. O gás ionizado, impulsionado por um bocal de foguete usando um acelerador magnético, pesa substancialmente menos do que os combustíveis tradicionais de foguete. As partículas ionizadas são empurradas para fora da parte de trás do foguete a uma velocidade incrivelmente alta, o que compensa seu pequeno peso ou massa.

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A propulsão iônica funciona bem para propulsão prolongada e sustentada, mas como cria um impulso específico mais baixo, até agora só funciona em pequenos satélites já em órbita e não foi ampliada para grandes espaçonaves. Para fazer isso, será necessária uma poderosa fonte de energia - talvez nuclear, ou algo ainda não inventado.

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