Universidade de São Paulo
Centro de Divulgação Científica e Cultural - Campus São Carlos
Setor de Astronomia
(OBSERVATÓRIO – Centro de Divulgação da Astronomia)
Série
Século XX – Astronomia e Astronáutica
Foguetes e Satélites (Breve História)
A história da astronáutica começa com o desenvolvimento dos primeiros foguetes e satélites. Não fossem os testes do americano Robert Goddard com o primeiro foguete de combustível líquido da história, que subiu apenas 12 metros em 16 de março de 1926, o homem nunca teria chegado a Lua, os metereologistas dificilmente teriam emprego, e provavelmente muitas pessoas ainda acreditariam que os marcianos poderiam invadir a Terra a qualquer momento.
Os foguetes são a peça fundamental no desenvolvimento da astronomia, pois lançaram e ainda hoje lançam instrumentos muito poderosos ao espaço, como sondas interplanetárias, que nos revelam os segredos dos planetas mais distantes, telescópios espaciais, que nos revelam os segredos das estrelas e galáxias mais distantes, e satélites voltados para a própria Terra, lembrando-nos que ainda existem muitos segredos a serem revelados aqui mesmo. Como já foi citado, os satélites também são de extrema importância na astronomia, pois orbitando a Terra eles capturam dados científicos impossíveis de serem obtidos do solo
O desenvolvimento de todos esses equipamentos começou no ínicio do século XX, que talvez ficará marcado como "o século em que o homem saiu da Terra". Já que eles são extremamente importantes, nós vamos fazer um resumo de sua evolução ao longo do século.
As Idéias
É óbvio que no começo do século XX já existiam alguns objetos que poderiam ser chamados de foguetes: algumas armas militares e até os fogos de artifício. No entanto, esses foguetes utilizavam combustível sólido (pólvora, por exemplo), e os cientistas que começaram a pensar em utilizar os foguetes para vôos espaciais já sabiam que esses combustíveis não eram poderosos o suficiente. Os foguetes precisariam utilizar combustível sólido. Outro desenvolvimento importante: os foguetes deveriam usar estágios para ir mais longe, ou seja, o foguete teria várias partes, e a medida que ia acabando o combustível de uma parte, ela se desprenderia do conjunto, tornando ele mais leve.
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Goddard e o seu primeiro foguete de combustível líquido
Figura-1
Três homens, Goddard, Hermann Oberth (alemão) e Kostantin Tsiolkovsky (russo) trabalharam seriamente na idéia de desenvolver os foguetes, quando a comunidade científica achava que não valia a pena:. Os três estudavam seriamente a viabilidade de se construir um foguete espacial, e chegaram a conclusões bem próximas. Nunca se encontraram e desconheciam os trabalhos individuais dos outros demais dois entre si. Isso foi no final do século XIX e começo do século XX, mas eles começaram a apresentar resultados entre 1903 e 1926 (data do teste do foguete de Goddard). Por isso, os três podem ser considerados os pais da astronáutica, apesar de cada um ser considerado pai da astronáutica em seu país.
O Desenvolvimento
Foi apenas em 30 de maio de 1942 que foi lançado o primeiro foguete com capacidade para sair realmente da atmosfera: o V-2 alemão. Esse foguete foi desenvolvido por um aluno de Oberth: o alemão Werhner Von Braun. O foguete foi projetado para servir de arma na Segunda Guerra Mundial, e grande parte dos cientistas foram obrigados a trabalhar no projeto –inclusive Von Braun, que chegou a ser preso por estar fazendo pesquisas que se desviavam de fins militares, mas ele foi logo solto porque os alemães perceberam que ele era essencial ao projeto.
O foguete chegou a ser usado na guerra, contra Londres e Paris, por exemplo, e apesar de ter matado milhares de pessoas não impediu a derrota dos alemães, pois ficou pronto muito tarde.
Com o fim da guerra, a equipe de Von Braun foi para os Estados Unidos como priosioneira de guerra. Era isso ou ficarem na Alemanha e serem mortos, pois Hitler já havia ordenado a execução deles, para que a tecnologia dos V-2 não se espalhasse a outros países.
Nos Estados Unidos a equipe foi obrigada a continuar o desenvolvimento dos V-2, o que fizeram. Eles então desenvolveram o Bumper, primeiro foguete de dois estágios a ser lançado (em 1948), que usava o V-2 como primeiro estágio.
Enquanto isso, os russos trabalhavam no projeto de um ICBM (sigla pra míssel balístico intercontinental, em inglês), que chamaram de R-7. Ele era bem parecido com o V-2, pois os primeiros projetos russos eram baseados nos projetos alemães. Alguns chegavam a ser cópia, onde os engenheiros russos trocavam apenas o texto, deixando o desenho original alemão. Em 1957 os russos lançam com sucesso o R-7, primeiro míssel intercontinental da história.
Os americanos, sabendo do trabalho dos russos, desenvolveram com urgência o seu ICBM: o Atlas, lançado cerca de quatro meses depois do R-7 russo.
Esses dois foguetes resumem bem o ínicio da astronáutica: os foguetes eram desenvolvidos como armas, e depois usados como veículos lançadores, como os Atlas, R-7, Titan (americanos) e a série UR (Universal Rockets – foguetes universais) russa. Todos eles passaram a ser utilizados como foguetes lançadores, e são usados em lançamentos de naves e satélites até hoje, em versões melhoradas.
Um fato curioso é que todos os foguetes, mesmo hoje em dia, seguem os mesmos padrões, sejam eles americanos, russos ou de outro país. Isso acontece porque os foguetes se desenvolveram do V-2 alemão, já que as pesquisas continuaram, com a mesma equipe, nos Estados Unidos, e já que os russos tinham bastante informações sobre o desenvolvimento científico alemão. Esses fatos fizeram com que atualmente os foguetes sejam bem parecidos entre si.
O ano de 1957 é um ano marcante na história da astronáutica: em outubro desse ano foi lançado o Sputnik 1, primeiro objeto feito pelo homem colocado em órbita terrestre, em outras palavras, o primeiro satélite artificial lançado pelo homem. O Sputnik era um satélite russo, pesando cerca de 84 kg e feito as pressas para poder ser lançado antes do satélite que os americanos estavam desenvolvendo. De fato os russos conseguiram lançar o Sputnik primeiro, mas a única coisa que esse satélite fazia era emitir sons em determinadas frequências, que podiam ser captados por rádio-receptores aqui na Terra – apenas para provar que ele estava lá. Ainda assim o satélite chegou a causar pânico em muitos americanos, pois eles não sabiam do que o satélite era realmente capaz. Resumindo, apesar de o Sputnik ter colocado os russos na frente na corrida espacial, a única coisa que ele fazia era barulho.
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O Sputnik - Primeiro Satélite Artificial
Figura-2
Cerca de três meses depois do Sptunik, os americanos lançavam seu primeiro satélite: o Explorer 1, bem mais leve que seu concorrente (pesava apenas 14 kg) e bem mais útil também: foi o responsável pela descoberta do Cinturão de Van Allen um cinturão magnético que protege a Terra da radiação solar.
A largada tinha sido dada: agora americanos e russos tinham tecnologia para lançar objetos ao espaço. A partir daí, a 1evolução da astronomia tomou uma velocidade realmente astronômica, como lhe cabe.
Muitos satélites passaram então a ser lançados. Os primeiros a serem desenvolvidos foram os satélites para fins militares. Existem vários tipos desses satélites: uns tiram fotos do terreno inimigo, outros são responsáveis pela comunicação entre as tropas e alguns até pela interceptação da comunicação entre tropas inimigas. Ainda em 1958 foi lançado o primeiro satélite espião. Vieram então os satélites metereológicos: em 1960 os americanos lançaram o primeiro desse tipo. Cada vez mais poderosos, eles nos dão previsões de tempo cada vez mais precisas, apesar de esta ser uma área muito complicada da ciência. Em 1962, foi lançado o primeiro satélite para transmissão de televisão intercontinental. Os satélites de comunicação são hoje extensamente utilizados e eles que nos permitem, por exemplo: assistirmos as Olimpíadas ao vivo, nem que para isso tenhamos que ficar acordados a madrugada inteira.
Para que alguns satélites pudessem ser realmente eficientes, foram desenvolvidos os satélites geoestacionários: satélites que parecem estarem parados no céu. Esses satélites na verdade são colocado em órbitas bem altas ao redor do equador, e giram junto com a rotação da Terra, estando então em posição fixa em relação a quem estiver na superfície terrestre.
A intensa corrida espacial durante a Guerra Fria ajudou muito toda essa evolução, e foi responsável pelo maior foguete já lançado: o Saturno V, com cerca de 100 metros de comprimento. Desenvolvido pela equipe de Von Braun, ele surgiu da necessidade de um veículo lançador poderoso o suficiente para lançar uma nave tripulada a Lua. Foi ele quem lançou a Apollo 11 em 1969, colocando os primeiros homens na Lua. No entanto, com o fim da Guerra Fria e da corrida espacial, o interesse em mandar homens à Lua caiu, não sendo mais necessário um foguete tão poderoso, e por isso o maior foguete já construído na história está aposentado.
A Atualidade
Bem mais tarde, em 1981, chegaram os "Ônibus Espaciais", ou melhor, os STS (Sistema de Transporte Espacial). Eles surgiram da necessidade de veículos lançadores reutilizáveis, podendo assim economizar dinheiro nos lançamentos, já que não precisariam construir um novo foguete a cada lançamento. Apenas alguns tanques de combustível são inutilizados a cada lançamento. Apesar de surgir como uma boa idéia, os custos bem acima do previsto do projeto do STS tornaram ele uma dúvida. Então, em 1986, quando um deles (Challenger) explodiu matando seus sete tripulantes, a NASA decidiu repensar o projeto. Depois de cerca de três anos sem lançamentos e muitos testes, o Ônibus Espacial voou de novo, e está até hoje na ativa.
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Lançamento do Columbia em 12 de Abril de 1981 - Missão STS-1.
Figura-3
Mesmo não sendo a alternativa mais barata em todos os casos de lançamento, ele foi responsável por colocar, continuamente e por cerca de vinte anos, americanos no espaço, dando experiência em vôos tripulados a eles. É o veículo americano utilizado para levar seus astronautas ao espaço, nas estações espaciais, por exemplo. Os russos usam ainda uma nave Soyuz, que deve ser lançada de um foguete.
Apenas americanos e russos tem tecnologia para colocar um homem no espaço, mas outros países também tem indústrias astronáuticas que merecem respeito. Talvez as mais relevantes sejam a francesa, com seus foguetes lançadores Ariane, responsáveis por muitos lançamentos comerciais atualmente, e a chinesa, com seus foguetes Longa Marcha. Os chineses também tem um projeto de colocar um homem em órbita, e estão trabalhando bastante nisso atualmente. O Brasil tem uma participação modesta no desenvolvimento do seu Veículo Lançador de Satélites (VLS) .do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), do Centro Técnico Aeroespacial (CTA).
Atualmente, nós temos satélites de todo tipo orbitando a Terra, como o Telescópio Espacial Hubble, um telescópio colocado em órbita terrestre para evitar os efeitos da atmosfera sobre as imagens, gerando imagens muito mais nítidas.
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Terceira imagem de uma série de quatro vista a partir do Onibus Espacial Discorery
momento antes de prendê-lo ao braço do sistema manipulador remoto as
18:03:40 GMT, Dec. 21, 1999.
Figura-4
Os foguetes e satélites tiveram inevitável importância no desenvolvimento da astronomia moderna (assim como em outras ciências), e sem dúvida continuarão a ter por um longo tempo. Eles continuarão dominando o lançamento de objetos ao espaço por um tempo inimaginável, pois as novas tecnologias de propulsão em desenvolvimento se aplicam melhor a naves espaciais: objetos colocados no espaço pelos foguetes, para de lá seguirem seu caminho pelo espaço e em conjunto com os satélites, eles são poderosos instrumentos de observação espacial e terrestre, além de terem muitas outras aplicações, por sua localização privilegiada. Esses objetos estão entre as invensões mais espetaculares do século XX.
Caio B. G. Carvalho
São Carlos, 19 de janeiro de 2001
Caio B. G. Carvalho é monitor voluntário do CDCC no Setor de Astronomia e está cursando o bacharelado de Físca do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) – USP/SC. Interessou-se por trabalhar em divulgar a Astronomia no Observatório e atualmente está desenvolvendo um projeto do Prof. Dr. Valter Luiz Libero (IFSC) – Multimidia na Astronomia – subvencionado pela Pró-Reitoria de Cultura e Extensão da USP.
Imagens e Créditos:
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Figura-1:
Instituição: Goddard Space Flight Center
Goddard e o seu primeiro foguete de combustível líquido
http://pao.gsfc.nasa.gov/gsfc/service/gallery/fact_sheets/general/frocket/frocket.htm
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Figura-2:
O Sputnik - Primeiro Satélite Artificial
Crédito: TASS
Copyright 1997 The New York Times Company
http://www.nytimes.com/partners/aol/special/sputnik/sat1.1.jpg.html
Fonte: New York Times
http://www.nytimes.com/partners/aol/special/sputnik/main.html
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Figura-3:
Lançamento do Columbia em 12 de Abril de 1981 - Missão STS-1.
Instituição: Johsson Space Center http://images.jsc.nasa.gov/
http://images.jsc.nasa.gov/images/pao/STS1/10060323.jpg
Data: 12 de abril de 1981
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Figura-4:
S103-E-5033 (21 December 1999) ---
Terceira imagem de uma série de quatro vista a partir do Onibus Espacial Discorery
momento antes de prendê-lo ao braço do sistema manipulador remoto as
18:03:40 GMT, Dec. 21, 1999.
Instituição: Nasa Human Spaceflight http://spaceflight.nasa.gov/
http://spaceflight.nasa.gov/gallery/images/shuttle/sts-103/html/s103e5033.html
Foto: S103-E-5033 (21 Dezembro de 1999)
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