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Empresa quer lançar foguetes com centrífuga

Uma centrífuga normalmente é imaginada em um laboratório ou uma cozinha, mas um grupo quer usá-las para lançar satélites. E pode dar certo!

12/11/2021 às 17:57

Uma centrífuga não é algo que a maioria das pessoas imagina quando falamos em lançamentos espaciais, mas por incrível que pareça, está sendo considerada a sério, e tem a vantagem de não violar nenhuma Lei da Física.

Não se parece com nada que você tenha visto. (Crédito: Spinlaunch)

Hoje em dia a única forma de colocar algo no espaço, fora uma detonação nuclear, é usando foguetes, mas não é por falta e idéias.

Em 1865, no livro Da Terra à Lua, Júlio Verne lançou seus três astronautas da Flórida, usando um canhão. Embora a experiência na realidade seja brutal demais para cargas frágeis como nós, unidades de carbono, o conceito de um canhão para lançar cargas é mais que possível.

Na 2ª Guerra Mundial os nazistas construíram o V-3, em Pas-de-Calais. Ele era um canhão de multipropulsão, com cargas detonando em seqüência em várias partes do cano de 130 metros de comprimento. O alcance máximo era de 165Km, e ele deveria lançar cargas explosivas de 140Kg sobre Londres. Felizmente (dependendo pra que lado você torce) ele foi destruído pela RAF antes de ser completado.

Protótipo do canhão V-3, construído na Polônia, em 1942. Depois de certificado o design, unidades foram construídas na França em em Luxemburgo (Crédito: Deutsches Bundesarchiv)

Destruído, mas não esquecido. A idéia de usar canhões para lançar cargas por longas distâncias germinou na mente de muita gente, e em 1962 foi anunciado o projeto HARP (High Altitude Research Project), que realizou um monte de lançamentos de grande altitude usando canhões. Comandado por Gerald Bull, o HARP durou até 1967, quando a verba foi cortada.

1985 o Lawrence Livermore National Laboratory começou a pesquisar a tecnologia, e em 1992 começaram os testes do Projeto SHARP (Super High Altitude Research Project), um canhão de 82 metros de comprimento.

Um dos canhões do Projeto HARP (Crédito: Wikimedia Commons)

A arma em si era extremamente interessante: O cano de 82m era despressurizado. Um projétil ficava preso perto da base. Um espaço entre um pistão e a câmara de combustão era pressurizado com Hidrogênio. A câmara de combustão era cheia de Metano e Oxigênio.

Na hora do disparo a detonação empurrava o pistão, comprimindo o Hidrogênio com uma pressão de 4 mil atmosferas. Projéteis atingiram um apogeu de 180Km, voando a 3km/s mas os altos custos, US$1 bilhão em valores da época tornaram impossível escalar o canhão para algo capaz de atingir velocidades orbitais.

Como a outra opção, o elevador espacial está séculos no Futuro, ficamos presos aos foguetes, que estão prestes a se tornar uma ordem de magnitude mais baratos, mas ainda são gigantescas explosões controladas. Será que existe uma alternativa para lançarmos carga ao espaço?

Incrivelmente, existe, a idéia do lançamento via centrífuga é a mesma do canhão, só menos explosiva. E aí entra a Spinlaunch, uma empresa fundada em 2014 por Jonathan Yaney.

Bancada com investimentos de gente como Google e Airbus, a empresa desenvolveu um sistema de lançamento inédito: Ao invés de um foguete, o trabalho de acelerar o segundo estágio até o limite da atmosfera fica a cargo de uma centrífuga elétrica.

Preso a um pêndulo, um foguete é rotacionado, acumulando energia cinética no processo. Isso é facilitado pela câmara da centrífuga estar despressurizada. Sem ar, sem resistência.

Quanto a rotação atinge velocidade máxima, o computador detecta o momento em que o projétil está alinhado com a saída da centrífuga, então, em um momento menor que um milissegundo, o projétil é solto e segue em linha reta, a 6 vezes a velocidade do som.

Só na alta atmosfera o projétil se separa, o segundo estágio é acionado e o resto da missão prossegue como um lançamento convencional, rumo à órbita.

Soa como uma idéia esquisita, mas a Spinlaunch está longe de ser uma daquelas startups com idéias mirabolantes, que somem com dinheiro dos investidores. Em tempo recorde eles conseguiram realizar, em Outubro de 2021 seu primeiro lançamento.

Claro, ainda é um protótipo em escala, mas a escala já é impressionante. A centrífuga que eles construíram tem 33 metros de diâmetro! A final vai ter pelo menos 100 metros, e lançar cargas com a mesma capacidade do Electron, da Rocketlab, mas a uma fração do custo.

O próximo passo da Spinlaunch é realizar vários lançamentos nos próximos meses, com muito mais energia. Esse primeiro foi propositalmente fraco e o projétil só atingiu “algumas dezenas de milhares de pés”. Ou seja, provavelmente uns 10Km de altitude.

Eles também estão em negociação para achar um terreno na praia para construir a centrífuga em tamanho real, e realizar “dúzias de lançamentos por dia”.

O projétil é bem bonitinho. E pontudo, Aladeen aprova. (Crédito: Spinlaunch)

É uma perspectiva irreal, otimista demais? Talvez, mas talvez a um custo baixíssimo surja todo um mercado de microssatélites, com a conveniência de poderem ser lançados a qualquer momento.

Agora a Grande Questão: Os satélites aguentam?

Estamos falando de acelerar um foguete a 10000g. Isso é... insano, mas funciona. Nossos equipamentos são bem mais resistentes do que imaginamos, seu celular provavelmente aguenta essa aceleração. Com proteção coisas bem mais frágeis aguentam, com descobrimos na 2ª Guerra.

Inventados pelos ingleses e aperfeiçoados pelos americanos, os detonadores por proximidade usavam um circuito que emitia sinais de radar e detonava a carga explosiva do projétil, quando detectava uma aeronave nas proximidades.

Um detonador de proximidade da Segunda Guerra. O design é todo genial, inclusive a bateria. Um frasco de ácido é cercado por células de chumbo. Quando o projétil começa a rotacionar, a cápsula quebra, o ácido atinge o chumbo e é formada uma carga elétrica, como em uma pilha. (Crédito: Reddit)

Esses detonadores usavam válvulas, delicados tubos de vidro, que mesmo assim eram capazes de resistir aos 20000g de aceleração no momento do disparo, e rotações de 30000rpm. Nossos componentes eletrônicos modernos são um tiquinho mais resistentes, então satélites estão garantidos.

De resto, palmas pra Spinlaunch, que tem boas chances de colocar algo em órbita, de uma forma inédita, antes da Blue Origin.

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