Veículo Interplanetário da Starship Mankind

A menos que você esteja extremamente ocupado, deve ter ouvido falar do voo de teste totalmente montado da Starship da SpaceX. Apesar de o teste não ter saído como planejado, há boas lições a serem aprendidas. É importante notar que tal evento ainda é um marco para a humanidade, no que diz respeito ao seu objetivo de se tornar uma espécie multiplanetária.

O fundador, CEO e engenheiro-chefe Elon Musk e toda a sua equipe da SpaceX merecem nossos parabéns e incentivo pelo que estão fazendo. Eles estão realmente mudando o curso do futuro da humanidade para melhor, aproximando-nos das viagens interplanetárias. Como cientista e engenheiro, altamente interessado na indústria espacial, posso garantir que este é um tremendo empreendimento que Elon e sua equipe estão realizando. Gostaria de parabenizar também todos os investidores por trás da SpaceX pelo nobre trabalho que estão fazendo.

A própria nave estelar

Agora, se esta é a primeira vez que você ouve falar da nave estelar da SpaceX, não se preocupe, pois nós o cobrimos com algumas introduções sobre isso. Starship é uma espaçonave totalmente reutilizável projetada e desenvolvida pela SpaceX, um fabricante aeroespacial americano fundado por Elon Musk. A espaçonave Starship destina-se a ser usada para uma ampla gama de missões, incluindo voos espaciais tripulados, transporte de carga e até mesmo exploração interplanetária.

Em termos de construção, a Starship está sendo desenvolvida em duas partes: a própria espaçonave, que é o estágio superior, e o booster Super Heavy, que é o estágio inferior. A espaçonave e o propulsor (ou seja, Starship) serão movidos por motores Raptor, um tipo de motor de foguete também desenvolvido pela SpaceX.

A espaçonave tem uma construção em aço inoxidável, projetada para torná-la durável e reutilizável. A espaçonave também é equipada com um escudo térmico para protegê-la durante a reentrada na atmosfera da Terra, mais sobre isso mais tarde.

A Starship pretende ser uma espaçonave versátil e adaptável que pode ser usada para uma variedade de missões, incluindo o lançamento de satélites, a manutenção da Estação Espacial Internacional, o transporte de humanos para a Lua e Marte e até mesmo para viagens ponto a ponto na Terra. .

Marcos históricos da nave estelar

O Starship foi construído rapidamente quando comparado a outros foguetes espaciais de magnitude semelhante. Abaixo está uma breve apresentação dos marcos históricos e mais significativos durante a construção e desenvolvimento do programa SpaceX Starship até agora:

2012 – A SpaceX anuncia planos para desenvolver uma espaçonave reutilizável que pode transportar tripulação e carga para o espaço.

2014 – A SpaceX começa a testar o motor Raptor, que é o motor de foguete que alimenta a espaçonave Starship.

2016 – A SpaceX começa a desenvolver a espaçonave Starship, originalmente chamada de “Mars Colonial Transporter“.

2017 – A SpaceX anuncia um projeto revisado para a Starship, que inclui uma construção em aço inoxidável.

2019 – O primeiro protótipo de Starship em escala real, chamado Starship Mk1, é concluído e passa por uma série de testes nas instalações da SpaceX no Texas.

2020 – Vários protótipos de Starship passam por testes, incluindo o protótipo Starship SN8, que faz um voo de teste em alta altitude, mas cai durante o pouso.

2021 – O protótipo Starship SN15 conclui com sucesso um voo de teste e pouso em alta altitude, marcando a primeira vez que um protótipo de Starship pousou com sucesso após um voo em alta altitude.

2022 – O programa Starship continua com testes e desenvolvimento da espaçonave e do propulsor Super Heavy, com o objetivo de eventualmente lançar missões tripuladas ao espaço.

2023 – Nave estelar totalmente montada em Boca Chica ontem, 20 de abril de 2023

Este desenvolvimento e marcos não foram alcançados sem perigo. Por exemplo, em dezembro de 2020, a SpaceX realizou o primeiro voo de teste em alta altitude do protótipo Starship, chamado SN8. A espaçonave foi lançada do local de teste da empresa em Boca Chica, Texas, e voou a uma altitude de aproximadamente 12,5 km antes de realizar uma descida controlada e pousar de volta ao local de lançamento. Este teste foi projetado para demonstrar a capacidade da Starship de realizar um voo de alta altitude e testar sua estabilidade aerodinâmica e sistemas de controle. Mas, como mencionado, ele caiu.

Em fevereiro de 2021, a SpaceX realizou um segundo voo de teste em alta altitude do protótipo Starship, chamado SN9. Este voo seguiu uma trajetória semelhante ao voo SN8, com a espaçonave atingindo uma altitude de aproximadamente 10 km antes de realizar uma descida controlada e tentativa de pouso. No entanto, este vôo não foi bem-sucedido e o protótipo da Starship explodiu ao pousar.

Em maio de 2021, a SpaceX realizou um terceiro voo de teste em alta altitude do protótipo Starship, chamado SN15. Este voo também foi similar aos voos anteriores, com a espaçonave atingindo uma altitude de aproximadamente 10 km antes de realizar uma descida controlada e tentativa de pouso. No entanto, este vôo foi bem-sucedido, com o protótipo da Starship pousando com segurança no local de lançamento.

Em 20 de abril de 2023, o teste de voo também foi um marco no sentido de que a nave estelar totalmente montada saiu da plataforma e voou até o ponto de separação onde não conseguiu se desprender. A partir daí, foi ordenado acionar o sistema de autodestruição (RUD – Rapid Unscheduled Disassembly).

Existem vários argumentos sobre qual pode ser a causa da falha ou falhas. Por exemplo, Scott Manley aponta várias causas possíveis, como o concreto da plataforma de lançamento, talvez a razão por trás dos motores laterais lado a lado, e os mesmos detritos de concreto que criaram uma grande nuvem de poeira podem ter danificado alguns importantes equipamento.

Ele também aponta que o tempo de decolagem parecia ligeiramente fora de -2 segundos, e algumas preocupações sobre a pressão hidráulica e o MaxQ serem alcançados mais tarde do que o esperado, bem como o desvio do ângulo do veículo da trajetória ideal. À medida que a nave ganhava altitude, falhas sistemáticas foram observadas, com 5 motores de 33 desligando. As imagens da almofada de concreto ilustram claramente uma quantidade significativa de dano que pode de fato justificar algumas das suposições de Manley.

Mas há uma coisa que a SpaceX nos mostrou repetidamente, é que eles estão focados no objetivo principal e os contratempos são oportunidades para aprender e melhorar, não falhas de maneira desmoralizante. Vale a pena notar que o programa Starship ainda está em desenvolvimento e pode haver marcos e avanços adicionais em um futuro próximo.

Os materiais da nave estelar estão por trás da extraordinária eficiência

A espaçonave SpaceX Starship é feita de um tipo de aço inoxidável conhecido como aço inoxidável 301, que é uma liga de aço inoxidável austenítico que contém cerca de 18% de cromo e 8% de níquel. O uso de aço inoxidável para a Starship é um afastamento dos materiais tradicionais de construção de espaçonaves, como alumínio e compostos de fibra de carbono.

Segundo a SpaceX, o uso do aço inoxidável oferece diversos benefícios, como durabilidade, resistência a altas temperaturas e facilidade de fabricação. O aço inoxidável também é mais econômico do que alguns outros materiais de alto desempenho, tornando-o uma opção mais viável para uma espaçonave reutilizável como a Starship.

É importante notar também que o escudo térmico da Starship, que protege a espaçonave durante a reentrada na atmosfera da Terra, é feito de um material diferente – um tipo de cerâmica chamada PICA-X (Phenolic Impregnated Carbon Ablator). O escudo térmico foi projetado para suportar temperaturas de até 1.650°C (3.000°F) durante a reentrada.

Um tipo de combustível abundante para naves estelares em nosso sistema solar

A espaçonave SpaceX Starship e o propulsor Super Heavy que a lançará usam um novo tipo de motor de foguete chamado motor Raptor. O motor Raptor é um motor de ciclo de combustão de fluxo completo, o que significa que usa duas turbobombas para gerar alta pressão e taxas de fluxo de propelente.

O motor Raptor usa uma mistura de metano líquido criogênico (CH4) e oxigênio líquido (LOX) como combustível (ou seja, metalox). Isso é diferente dos combustíveis tradicionais de foguetes, como querosene ou hidrogênio, que foram usados ​​em outros motores de foguetes no passado.

O uso de metano como combustível de foguete tem vários benefícios. É um combustível de queima mais limpa do que outras opções, produzindo menos dióxido de carbono (CO2) e outras emissões nocivas. O metano também é abundante e pode ser produzido em Marte e outros planetas usando técnicas de utilização de recursos in situ (ISRU), tornando-o um combustível potencialmente útil para futuras missões interplanetárias.

Tipo de motor Starship exclusivo

Em termos de ciclo do motor, o motor Raptor usa um ciclo de expansão fechado, que é um tipo de ciclo de combustão em estágios. Este tipo de ciclo é conhecido por sua alta eficiência e potência, pois permite a maior relação possível entre a vazão mássica do propelente e a vazão mássica do motor. Isso ajuda a maximizar o desempenho do foguete Starship e Super Heavy durante o lançamento e no espaço.

Tecnologia de aviônicos de naves estelares

A espaçonave SpaceX Starship usa um conjunto de sistemas aviônicos avançados para controlar e monitorar os vários sistemas da espaçonave durante o voo. Alguns dos principais sistemas aviônicos usados ​​na Starship incluem:

Computador de voo: A nave estelar está equipada com um poderoso computador de voo que processa dados dos vários sensores e sistemas de controle da espaçonave para garantir uma operação segura e eficiente.

Sensores: A nave estelar está equipada com uma variedade de sensores, incluindo unidades de medição inercial (IMUs), receptores de GPS e outros sistemas que fornecem dados sobre a orientação, velocidade e outros parâmetros importantes da espaçonave.

Sistemas de comunicação: A nave estelar é equipada com um conjunto de sistemas de comunicação, incluindo rádios e antenas, que permitem que a espaçonave se comunique com centros de controle terrestres e outras espaçonaves.

Piloto automático: O sistema de aviônicos da Starship inclui um piloto automático que pode controlar a atitude e a trajetória da espaçonave durante o vôo.

Sistemas de navegação: A Starship está equipada com sistemas de navegação avançados que usam dados de GPS e outros sensores para determinar a posição e orientação da espaçonave no espaço.

Os sistemas aviônicos da Starship são projetados para fornecer controle preciso e confiável da espaçonave durante todas as fases do voo, desde o lançamento e subida até a inserção em órbita, reentrada e pouso.

Como o Starship se compara aos foguetes espaciais anteriores

O SpaceX Starship é um novo tipo de foguete que difere de muitos foguetes tradicionais de várias maneiras importantes. Aqui estão algumas comparações entre o Starship e outros tipos de foguetes:

Reutilização: A Starship foi projetada para ser totalmente reutilizável, o que significa que tanto a espaçonave quanto o booster Super Heavy podem ser usados ​​para várias missões. Isso é diferente de muitos foguetes tradicionais, que são projetados apenas para uso único.

Capacidade de carga: O Starship tem uma capacidade de carga de até 150 toneladas para órbita baixa da Terra (LEO), tornando-o um dos foguetes mais poderosos do mundo. Isso é significativamente mais do que outros foguetes, como o Delta IV Heavy, que tem uma capacidade de carga de cerca de 28 toneladas para o LEO.

Propulsor: A Starship usa uma mistura de metano líquido criogênico e oxigênio líquido como propulsor, o que é diferente de outros foguetes, como o Atlas V e o Delta IV, que usam uma mistura de hidrogênio líquido e oxigênio líquido.

Construção: A Starship é feita de aço inoxidável, o que é diferente dos materiais tradicionais de foguetes, como alumínio e compostos de fibra de carbono. Isso dá ao Starship várias vantagens, incluindo maior durabilidade, resistência a altas temperaturas e facilidade de fabricação. Também em termos de tamanho, a Starship é a maior já criada.

Comparado a outros foguetes, o Starship é muito mais poderoso em termos de capacidade de carga e reutilização. Por exemplo, o foguete Falcon 9, também desenvolvido pela SpaceX, tem uma capacidade de carga de cerca de 22.800 kg (50.300 libras) para a órbita baixa da Terra (LEO). Em contraste, o Starship foi projetado para ter uma capacidade de carga de mais de 100.000 kg (220.000 libras) para LEO, que é mais de quatro vezes maior que o Falcon 9.

Além disso, a Starship foi projetada para ser totalmente reutilizável, o que significa que pode ser voada várias vezes sem exigir reformas significativas entre os voos. Esta é uma grande vantagem sobre os foguetes tradicionais, que normalmente são de uso único e requerem reparos e reformas extensivos antes de poderem ser lançados novamente.

Em termos de potência bruta, os motores Raptor da Starship estão entre os motores de foguetes mais poderosos já desenvolvidos. Cada motor é capaz de produzir até 230 toneladas métricas (500.000 libras) de empuxo, tornando-os mais potentes do que os motores usados ​​no foguete Saturn V que levou os astronautas à lua durante o programa Apollo.

Os motores Raptor da Starship usam um ciclo de combustão em estágio de fluxo total, que é um ciclo de motor mais novo e avançado em comparação com muitos outros motores de foguete. Este ciclo fornece maior eficiência e potência do que outros ciclos de motor. O Starship é um projeto de foguete novo e inovador que difere significativamente dos foguetes tradicionais de várias maneiras importantes. Seu design reutilizável, alta capacidade de carga e tecnologias avançadas de construção e motor o tornam uma plataforma promissora para futuras explorações espaciais e missões comerciais.

Por fim, não podemos deixar de aplaudir e encorajar a equipa da SpaceX pelo árduo trabalho que estão a desenvolver para o bem da humanidade, pois permitirá evitar uma possível extinção da nossa espécie em caso de colisão de um asteróide com a Terra. Com a Starship, já podemos olhar para Marte e ver o futuro além do planeta de seixos azuis que chamamos de lar.

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