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Resultados da pesquisa

sexta-feira, 18 de junho de 2010

O VSB-30 é um foguete de sondagem, bi-estágio, não guiado, estabilizado por empenas, lançado de trilho




O primeiro estágio consiste de um propulsor, “booster”, denominado S31 e o segundo estágio é um propulsor S30.



O motor do primeiro estágio apresenta uma combustão rápida do propelente, proporcionando alta aceleração inicial do foguete e menor dispersão dos pontos de impacto das partes do foguete e da carga científica. Motores com esta característica são conhecidos por “boosters”. O motor S30, do segundo estágio, é largamente utilizado em outros foguetes de sondagem, tais como o Sonda III, VS-30 e VS-30 ORION.



O IAE desenvolveu e qualificou o “booster” S31, utilizando os seguintes conceitos: a estrutura do motor idêntica a do motor S30, a menos do comprimento; o propelente foi desenvolvido para proporcionar queima rápida; a geometria interna do bloco de propelente proporciona alto empuxo inicial. Esta geometria é conhecida por “roda de vagão”. O S31 tem 650 kg de propelente sólido. O motor S30, do segundo estágio tem 880 kg de propelente sólido.



Visando diminuir as áreas de impacto, o foguete é equipado com um Sistema de Indução de Rolamento (SIR), que consiste de três micro-motores sólidos, iniciados assim que o foguete perde o vínculo com os trilhos do lançador. Os jatos, destes pequenos motores, produzem a momentânea rotação do foguete em torno de seu eixo longitudinal, causando o efeito final desejado. Estes micro-motores foram desenvolvidos para o lançador de satélites VLS-1, que também utiliza um sistema de indução de rolamento, e adaptados para emprego no VSB-30.



O VSB-30 é um foguete sem controle ativo, é estabilizado aerodinamicamente e dinamicamente por dois conjuntos de superfícies aerodinâmicas denominadas empenas. O foguete não dispõe de sistema de separação do primeiro estágio. Durante a fase propulsada do primeiro estágio, este empurra o segundo estágio com tal intensidade, que não há necessidade de um sistema de fixação entre os estágios. Cessado o empuxo, o primeiro estágio é empurrado para trás pelo arrasto aerodinâmico.



As operações de lançamento, que utilizam foguetes brasileiros no programa científico europeu de pesquisa nas altas camadas da atmosfera, ocorrem no Campo de Lançamento de Esrange, Suécia, que possui um lançador com três trilhos, diferente do utilizado no Centro de Lançamento de Alcântara que possui somente um trilho. Devido a esta configuração do lançador de Esrange o VSB-30 é fabricado em duas versões para lançamentos em Alcântara (Brasil) e em Esrange (Suécia)





Segue-se um breve histórico da origem do VSB-30 e da evolução de seu desenvolvimento, visando uniformizar o entendimento de seu contexto.




Na Europa, foi formado um consórcio de organizações (DLR-MORABA, Astrium GmbH, Swedish Space Corporation e Kayser-Threde GmbH) que estabeleceram o “Unified Microgravity Sounding Rocket Program for the Future”, com a finalidade de efetuar experimentos de microgravidade, por meio de foguetes de sondagem. Dentre esses experimentos, está incluído o programa TEXUS, cujo lançamento tem sido efetuado com o veículo Skylark 12.



No ano de 2001, a Agencia Espacial Alemã (DLR) consultou o Instituto de Aeronáutica e Espaço sobre a possibilidade de desenvolver um propulsor tipo “booster” para o veículo de sondagem VS-30 de forma a incrementar sua performance para emprego no Programa Europeu de Microgravidade, em substituição ao foguete Skylark 7, que deixou de ser produzido. Considerando que tal desenvolvimento era também de interesse para o Brasil, não somente pelo aspecto comercial mas também pela possibilidade de emprego no Projeto Microgravidade da Agência Espacial Brasileira, um acordo foi firmado entre o Centro Técnico Aeroespacial e o DLR/MORABA de forma a permitir a alocação de recursos para tal desenvolvimento.



A proposta de desenvolvimento apresentada pelo consórcio em reunião realizada no DLR em maio de 2001, ao IAE, previa dois vôos teste (dois vôos de qualificação sendo realizados a partir do CLA) e sete lançamentos em Esrange (Suécia). O IAE forneceria o propulsor equipado S30 e o propulsor “booster”. O consórcio produziria o cone de acoplamento da carga útil e a carga útil completa, estrutura e experimentos. Aquela reunião marcou o início dos estudos e definições do veículo VSB-30. Outra reunião de acompanhamento ocorreu no IAE, em dezembro de 2001, na qual o consórcio apresentou uma evolução das intenções sobre o VSB-30 e que o consórcio desejava efetuar o vôo teste nas mesmas bases previstas em maio de 2001, com o primeiro vôo teste em 2004.



O desenvolvimento do “booster” ocorreu a contento, com a realização de três ensaios em banco de provas bem sucedidos.



Em 2003, o desenvolvimento de outros subsistemas do veículo foi prejudicado pelos preparativos da operação de lançamento do VLS-1 V03. A expectativa era que os trabalhos sobre o VSB-30 tomariam impulso a partir de setembro de 2003, após o lançamento do VLS-1. Face ao acidente e a respectiva investigação, a evolução dos trabalhos só veio a se intensificar em fevereiro de 2004. Nesse momento, o IAE já estava ciente de que a empresa canadense Bristol Aerospace havia oferecido ao consórcio europeu um vôo gratuito do veículo Black Brant, visando o fornecimento dos veículos seguintes, de modo a substituir o VSB-30 e o VS-30. Uma parte dos integrantes do consórcio passou a desejar essa solução, mas o DLR se manteve firme na defesa do VSB-30.
VS-40
O VS-40 é um foguete de sondagem biestágio à propulsão sólida não-controlado, estabilizado aerodinamicamente, com propelentes (mistura de materiais combustíveis e oxidantes) distribuídos entre o primeiro estágio (4.200 kg) e o segundo estágio (810 kg).




Os estágios são equipamentos constituídos de motores e combustíveis, acoplados ao foguete, com a finalidade de impulsionar a sua subida. O primeiro estágio é composto pelo propulsor S40, uma saia traseira com empenas e uma saia dianteira, e o segundo estágio é composto por um propulsor S44, tendo em sua parte dianteira uma baia de instrumentação e, em seguida, uma coifa que deve abrigar uma carga útil tecnológica ou experimentos científicos.




Características nominais do foguete


Comprimento (mm) 7.390


                                             
Massa da carga útil (kg) 500



Diâmetro (mm) 1.007


    
Massa total de decolagem (kg) 6.737
                                                         


Massa da carga útil (kg) 197



Massa de propelente (kg) 5.054



Massa estrutural (kg) 1.028



Apogeu (km) 640



Tempo de microgravidade (s) 760




O foguete VS-40 foi concebido, inicialmente, para realizar testes do quarto estágio do VLS-1 (Veículo Lançador de Satélites) em ambiente de vácuo, além de outros experimentos de interesse do projeto do Veículo Lançador.



Esse foguete tornou-se necessário pela ausência, no país, de instalações de ensaios capazes de simular as condições de vácuo em altitude. Essas instalações, extremamente complexas e onerosas, seriam de difícil contratação no exterior, devido ao alto risco que acarretariam de seu uso, considerando-se ser um desenvolvimento novo e, portanto, de baixa confiabilidade.




Os vôos no CLA




Até a presente data foram realizadas duas operações de lançamento, denominadas Operação Santa Maria e Operação Livramento:




Operação Santa Maria - VS-40 PT01




Data do vôo: 02 de abril de 1993 – CLA



Missão: Qualificação S44



Tempo de microgravidade: 760 s





No primeiro vôo do VS-40 foi possível qualificar o quarto estágio do VLS-1, do tipo S-44, em ambiente de vácuo, e atestar a capacidade do foguete ao transportar grande quantidade de carga útil, em uma performance considerável: o vôo atingiu um apogeu de 950 Km, para uma carga útil de 500kg e um tempo de microgravidade de 760s.





Operação Livramento - VS-40 PT02


Data do vôo: 21 de março de 1998 – CLA



Carga útil: Lastro de 236 kg e VAP-1 (Fokker)




No segundo vôo do foguete de sondagem (VS-40 PT02), em 21 de março de 1998, foi transportada uma carga útil de 483 quilos, da empresa holandesa Fokker Space. Na Operação denominada Livramento, dados sobre o comportamento do VS-40, como empuxo, pressão, aceleração e vibração também foram monitorados.



Situação atual



Uma equipe técnica de especialistas do IAE prepara uma revisão do foguete de sondagem biestágio VS-40 para a realização do seu terceiro vôo (VS-40 PT-03), previsto para 2010, no CLA (Centro de Lançamento de Alcântara).



O objetivo principal do projeto é de aprimorar o primeiro estágio do foguete, assim como suas interfaces, de modo a padronizar componentes e a utilizar soluções técnicas do terceiro estágio do VLS-1, o Veículo Lançador de Satélites. Além disso, o aproveitamento de sistemas e de componentes qualificados do veículo e o atendimento às recomendações previstas no relatório pós-acidente são prioridades da revisão.



As semelhanças entre o primeiro estágio do VS-40 e o terceiro estágio do VLS-1, como a utilização de mesmo envelope de motor (do tipo S-40), viabilizam a aplicação de soluções como a substituição de peças mecânicas na configuração Sonda IV por outras da versão 3º estágio do VLS-1, assim como a utilização da solução pirotécnica do Veículo Lançador.



Modificações no VS-40 para o vôo PT-03 prevêem, ainda, a incorporação de correções em itens que provocaram perturbações durante o segundo vôo do foguete, além de inovações para se atender às necessidades do projeto SARA em vôos sub-orbitais e orbitais.



Com isso, o sucesso desse empreendimento permitirá o aprimoramento das características do VS-40 como foguete de sondagem, cuja finalidade é a de qualificar componentes e subsistemas a serem embarcados em veículos lançadores e lançar cargas úteis tecnológicas e científicas que requeiram experimentos em ambiente de microgravidade.
SARA
O projeto compreende o desenvolvimento de uma plataforma espacial para experimentos em ambiente de microgravidade, denominada Satélite de Reentrada Atmosférica (SARA), destinada a operar em órbita baixa, circular, a 300 km de altitude, por um período máximo de 10 dias. O projeto SARA se encontra em uma fase em que os seus subsistemas serão verificados em um vôo suborbital. Esta fase de desenvolvimento de subsistemas, denominada Sara Suborbital, deverá testar em vôo o subsistema de recuperação, o subsistema de redes elétricas e o módulo de experimentação. O Sara Suborbital consiste em um veículo suborbital de 350 kg, a ser lançado através de um veículo de sondagem VS-40 modificado, a partir do Centro de Lançamento de Alcântara (MA), com a finalidade de realizar experimentos de microgravidade de curta duração (cerca de 8 min).








O Subsistema Estrutural é responsável pela resistência tanto às cargas em vôo e de impacto com a água, quanto pela proteção térmica nas fases mais críticas da missão. Uma destas fases críticas é a da reentrada atmosférica, pois o veículo deixa a atmosfera mais densa (que termina em cerca de 100 km de altitude) e retorna a ela após trafegar no vácuo. Muito embora o veículo não possua uma velocidade tão alta quanto à de um veículo retornando da órbita terrestre, ainda assim, o aquecimento cinético é significativo, demandando um cuidado especial para que a estrutura não seja submetida a temperaturas muito altas.



O Subsistema de Recuperação é constituído de um conjunto de três tipos de pára-quedas: uma aba piloto, para a extração dos demais pára-quedas, um pára-quedas de arrasto, para a redução principal de velocidade, e um conjunto de pára-quedas principais, para levar a plataforma até a velocidade de descida especificada para o impacto com a água.



O Subsistema de Redes Elétricas engloba toda a eletrônica embarcada no veículo. O Sara Suborbital se estrutura segundo uma arquitetura eletrônica descentralizada. Ele possui uma Rede de Serviço, destinada ao suprimento de energia e ao sequenciamento de eventos em vôo, uma Rede de Telemedidas, destinada à transmissão dos dados de vôo para a estação de solo, uma Rede de Controle, onde estão localizados os sensores inerciais e o computador de bordo, incluindo os atuadores de gás frio (destinados a zerar as velocidades angulares da plataforma) e uma Rede de Segurança, responsável por comandar a teledestruição do veículo VS-40 caso este assuma uma trajetória anômala. Neste particular, o Sara Suborbital apresenta uma proposta inovadora, pois toda a eletrônica do veículo VS-40 se encontra dentro da plataforma SARA Suborbital. Assim sendo, esta eletrônica pode ser recuperada após o vôo.



O Módulo de Experimentação é o subsistema que abriga os experimentos, fornecendo a eles energia elétrica, controlando sua temperatura, adquirindo os dados gerados para envio pela Rede de Telemedidas e, ao mesmo tempo, guardando-os na memória para posterior utilização, caso ocorra algum problema com a transmissão dos dados para a estação de solo.



Os experimentos embarcados no Sara Suborbital poderão ser de cunho científico ou tecnológico e serão acionados após a separação da plataforma do veículo lançador VS-40 e em seguida à estabilização em zero de suas velocidades angulares nos três eixos (pitch, roll e yaw). O vôo do Sara Suborbital deverá atingir um apogeu de 350 km e um alcance de 300 km, com amerissagem na água a 100 km da cidade de Parnaíba (PI), de onde será coordenada a operação de resgate. Esta operação contará com um avião patrulha para a localização da plataforma no mar. Após a localização, serão acionados dois helicópteros que levarão a equipe de resgate até o ponto de impacto e organizarão o transporte da plataforma até Parnaíba. De lá, após a retirada dos experimentos, a plataforma será transportada de volta para Alcântara.



Todos estes subsistemas serão testados para vôo em São José dos Campos, transportados para Alcântara e integrados no Centro de Lançamento antes de seu acoplamento final no veículo VS-40.
Concepção Artística do VLS-1B


Desenvolver um veículo lançador de satélites, capaz de inserir um satélite de 115 kg a 750 km de altitude, em órbita circular de 25 graus de inclinação, até 2011.




Justificativa




O VLS-1 permitirá a consolidação de tecnologia indispensável à satelitização de engenhos espaciais de significativa importância para o País.



Descrição




O VLS-1 é composto por quatro estágios de propulsão, utiliza combustível sólido em todos os estágios e está enquadrado na classe dos lançadores de pequeno porte. Sua capacidade nominal de satelitização é de 100 a 380 kg em órbitas circulares equatoriais de 200 a 1200 km de altitude ou de 75 a 275 kg em órbitas circulares polares de 200 a 1000 km de altitude.



O VLS-1 é composto de sete grandes subsistemas: 1º Estágio, 2º Estágio, 3º Estágio, 4º Estágio, Coifa Ejetável, Redes Elétricas e Redes Pirotécnicas.




As suas principais características são:




- número de estágios: 4;



- comprimento total: 19 m;



- diâmetro dos propulsores: 1 m;



VLS-1
- massa total na decolagem: 50 t;



- tipo de propelente: sólido compósito .





Histórico




Principais marcos do desenvolvimento:





- 1980: instituição da Missão Espacial Completa (MECB);



- 1984: primeira revisão conceptual, Centre Nationale d´Etude Spaciales (CNES);



algoritmos de controle mais avançados;



- 1986: segunda revisão conceptual no CNES;



- 1987: primeiro tiro em banco do motor S43;



- 1988: revisão da definição preliminar, Centre Nationale d´Etude Spaciales (CNES);



- 1994: revisão da definição, Salyut Design Bureau (SDB);



- 1997: vôo do primeiro protótipo, com falha do ignitor do 1º estagio;



- 1999: vôo do segundo protótipo, com falha do propulsor do 2º estagio;



- 2003: acidente na preparação do terceiro protótipo, por falha do DMS do 1º estagio;



- 2004: início da revisão crítica, State Rocket Center – Makeyev Design Bureau (SRC);



- 2006: inicio da implementação das recomendações contidas na revisão crítica do SRC.





Situação Atual




O projeto VLS-1 encontra-se na fase de implementação de modificações decorrentes da Revisão de Projeto.



Em sua fase atual, o projeto prevê a construção de um “Mockup” de Integração e de Ensaios das Redes Elétricas (MIR), dois lançamentos de protótipos (VLS-1 XVT01, com apenas a parte baixa ativa e VLS-1 XVT-02, que satelizará uma instrumentação), além da reconstrução da Torre Móvel de Integração e o lançamento do VLS-1 V04, que colocará em órbita um satélite a ser designado.

Cbers-2b

Cbers-2b

O espaço exterior é o único local de onde se pode observar a Terra como um todo. Desde 1957, quando o primeiro satélite artificial, Sputinik I, foi colocado em órbita pela extinta União Soviética, quase 4,5 mil outros engenhos foram lançados até hoje. Os satélites exercem as mais variadas funções, entre elas: permitem as telecomunicações e estudos meteorológicos, são usados para fins científicos e militares, realizam o imageamento (fotografia) da Terra, coletam dados importantes de regiões remotas e permitem precisão no posicionamento global.






Dadas as dimensões territoriais do Brasil, algumas atividades não podem ser realizadas com eficiência sem o uso de satélites, tais como:



Monitoramento de grandes áreas, como aquelas destinadas à produção agrícola

Coleta de dados em locais de difícil acesso, como o interior da Amazônia

Detecção de eventos imprevisíveis, como ciclones e terremotos

Comunicações de longa distância

Controle de tráfego aéreo e de fronteira

A Agência Espacial Brasileira é responsável pela implementação, coordenação e supervisão de projetos e atividades relativas aos satélites e suas aplicações. Com isso, contribui para as políticas públicas, para a capacitação da indústria brasileira e para promover autonomia do setor espacial.



Nossos Satélites



O Programa Espacial Brasileiro começou em 1979, com a Missão Espacial Completa Brasileira (MECB). Os satélites desenvolvidos dentro desse programa foram os SCD-1 e 2 (Satélite de Coleta da Dados), lançados, respectivamente, em 1993 e 1998. Além disso, Brasil e China assinaram, em julho de 1988, um acordo de cooperação para o desenvolvimento do projeto conhecido como Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres (Cbers), cuja função é imagear a Terra.



Mais três satélites estão sendo desenvolvidos pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), responsável pela execução dos projetos. O Amazônia-1, que será usado para imageamento da região amazônica, a Sabia-mar, desenvolvido em cooperação com a Argentina, e o GPM-Brasil, para estudos meteorológicos

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