Lançadores: a meta mais urgente. Ivan Plavetz* m país que aspira altos patamares de desenvolvimento

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1 Lançadores: a meta mais urgente Ivan Plavetz* m país que aspira altos patamares de desenvolvimento e soberania deve voar com suas próprias asas. Isso significa ter uma robusta indústria aeronáutica que busque o mais elevado coeficiente de autonomia e perseguir a meta de acessar o espaço autonomamente. Antes da Segunda Guerra Mundial já havia no Brasil incipientes atividades envolvendo a construção e o lançamento de artefatos primitivos. Entretanto, o envolvimento do País no conflito mundial, ao longo do qual surgiram novas armas, especialmente foguetes de tecnologia aprimorada, reascendeu o interesse por esse tipo de veículo. De início, na Escola Técnica do Exército (ETE), atual Instituto Militar de Engenharia (IME), alunos que frequentavam o curso de autopropulsão empreenderam como trabalho de formatura a construção de um rudimentar foguete que, apesar das dificuldades, foi lançado com sucesso em Entre 1949 e 1972, 36 projetos de foguetes impulsionados por propelente sólido foram desenvolvidos, sendo 33 deles produzidos e testados na prática. Alguns alcançaram relevância, entre esses o lançador M108R, de 1952, que foi fabricado pela Avibras Aeroespacial e esteve em serviço nas décadas de 1970 e 1980; outro, de dois estágios, de 1957, com alcance de 30 km; e, finalmente, um foguete ainda maior, o Sonda I (apelidado de Gato Félix), capaz de alcançar apogeu de 120 km com 30 kg de carga útil, e que teve seus componentes testados estaticamente, mas não foi lançado. Outro programa desse mesmo período ficou por conta da Marinha que, na década de 1960, desenvolveu pequenos foguetes da série SOMMA (SOndagem Meteorológica da MArinha). Ainda dessa época, o Ministério da Aeronáutica lançou um programa independente em 1955, que resultou no foguete SOMFA (SOndagem Meteorológica para a Força Aérea). Nenhum apresentava tecnologia como aqueles desenvolvidos pela ETE, pois se destinavam a pequenas cargas úteis, de cerca de 5 kg, de partículas metalizadas liberadas no ar para medir a velocidade dos ventos com uso de radares. Apesar do grande potencial dos projetos do ETE, a partir de 1961 optou-se por concentrar a pesquisa espacial no Grupo de Organização da Comissão Nacional de Atividades Espaciais (GOCNAE), subordinado ao Conselho Nacional de Pesquisas (CNPq), onde a influência da Força Aérea Brasileira (FAB) era marcante. Em 1961, ainda sob o impacto da primeira viagem do homem pelo espaço e a visita do astronauta russo Yuri Gagarin ao Brasil, o presidente Jânio Quadros assinou o Decreto n.º , que instituiu o GOCNAE. Os principais participantes do programa no seu início foram o Centro Técnico da Aeronáutica (CTA), Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento (IPD), todos de São José dos Campos (SP). Nos anos seguintes, entre 1962 e 1964, houve uma divisão de tarefas, ficando a área civil com as atividades da Comissão Nacional de Atividades Espaciais (CNAE), que mais tarde tornou-se o Instituto de Pesquisas Espaciais e, posteriormente, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e no campo militar, dentro do Grupo Executivo e de Trabalho e Estudos de Projetos Espaciais (GTEPE), criado em 1964, mais tarde Instituto de Atividades Espaciais (IAE). A prioridade era capacitar recursos humanos, e ainda em 1964, técnicos do GTEPE estiveram na Argentina para treinamento no campo de lançamento da Força Aérea, em Chamical, onde tiveram contato com lançamentos de foguetes Belier Centaure franceses e Nike Cajun, dos Estados Unidos. Em outubro daquele mesmo ano foi iniciada a construção do Centro de Lançamento da Barreira do Inferno (CLBI), em Parnamirim (RN). O ano de 1965 marcou nova etapa do Programa Espacial Brasileiro (PEB). Em fevereiro, técnicos do GTEPE e da CNAE participaram, a título de treinamento, do lançamento de um foguete Nike Apache, nos Estados Unidos, sob supervisão da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA). O objetivo era qualificar pessoal para a execução do projeto SAFO (Sondagem Aeronômica com Foguetes), o qual previa o lançamento do mesmo tipo de foguete a partir do CLBI. Em 24 de agosto de 1965, a equipe brasileira, orientada por técnicos da NASA, efetuou o primeiro lançamento. A continuação da missão SAFO teve como complemento a SAFO-IONO, ocasião em que dois foguetes Nike 28 Tecnologia & Defesa s-espaco.indd 32 06/02/ :19:11

2 EM BUSCA DA MATURIDADE Em 1979, o Governo Federal aprovou a proposta da Comissão Brasileira de Atividades Espaciais (COBAE) para a realização da Missão Espacial Completa Brasileira (MECB), visando estabelecer competências para gerar, projetar, construir e operar um programa espacial completo. As metas mostraram-se ambiciosas, envolvendo uma nova base de lançamento, o Centro de Lançamento de Alcântara (CLA), um novo lançador, o Veiculo Lançador de Satélites (VLS), e duas famílias de satélites, uma para coleta de dados (SCD) e outra para sensoriamento remoto (SSR). O VLS-1 foi concebido no âmbito da MECB, de 1979 IAE-DCTA Apache foram lançados, inaugurando o CLBI, nos dias 15 e 18 de dezembro. Após reformulações no Programa Espacial, em 1967 foi lançado o protótipo do Sonda I, com um único motor de propelente sólido S10-2 a partir do CLBI, sendo posteriormente dotado de um segundo estágio acelerador S O Sonda I teve certa importância em termos tecnológicos, pois serviu como escola nas áreas de construção, lançamento e rastreamento, em tecnologias como tubos de alumínio sem costura. A Avibras Aeroespacial foi o principal braço industrial do Sonda I, e segundo registros oficiais, foram lançados 225 artefatos até a sua aposentadoria, em A participação brasileira no programa South Atlantic Anomaly Probe, da NASA, em 1968, rendeu acesso à tecnologia dos motores de propelente sólido de última geração. Em 1969, subiu ao espaço o Sonda II, lançado do CLBI, e considerado o foguete-escola da moderna indústria brasileira do segmento. O veículo não foi uma evolução do Sonda I, e sim projetado com base nos conhecimentos adquiridos com o foguete canadense Black Brant III. Impulsionado por um motor S20, o Sonda II foi lançado pela primeira vez no CLBI em julho de Os principais ganhos em termos de salto tecnológico foram o emprego de aços da classe cromo, níquel, molibdênio (laminados e forjados) de alta resistência, processos de tratamentos térmicos para estruturas de propulsores, sistemas de separação de estágios com parafusos explosivos, instrumentação básica embarcada de telemetria e telecomando, proteções térmicas rígidas, e propelentes. Dos vários modelos derivados, o último tinha massa de decolagem de aproximadamente 370 kg e apogeu entre 50 e 100 km, junto a uma capacidade para transportar de 20 a 70 kg de carga útil. No total, 61 Sonda II foram lançados. No começo da década de 1970, e no início da cooperação com a Alemanha na área nuclear, o Brasil estabeleceu com a França acordos para treinamento de engenheiros no desenvolvimento de lançadores e satélites. Como resultado, aconteceu em fevereiro de 1976, no CLBI, o voo do Sonda III. Este foguete representou também um importante avanço em desenvolvimentos. Bem maior que seu antecessor e dotado de dois estágios, sendo o primeiro equipado com o motor S20 do Sonda II e, o segundo, com um propulsor S30. Foi dimensionado para apogeu da ordem de 500 km e cargas úteis de até 150 kg. Incorporou avanços como rede elétrica mais elaborada e carga útil instrumentada completa composta por sistemas de separação de estágios e de ignição para o segundo estágio, carga útil tecnológica para aquisição de dados durante todo o voo, sistemas de autodestruição telecomandado, para controle de atitude nos três eixos da carga útil e de recuperação da carga útil no mar e muitos outros dispositivos eletrônicos. O projeto teve sua parte gerencial mais estruturada e documentada e permitiu que pessoal do CTA se familiarizasse com metodologias de trabalho e de engenharia muito mais sofisticadas e complexas, e funcionou como elemento aglutinador de pesquisadores para a constituição de um sólido grupo de especialistas. Foi desenvolvida uma segunda variante dotada de motor S23 no segundo estágio, cerca de um metro mais curto. Além dessa, uma versão com segundo estágio em material compósito também foi projetada, o Sonda IIIA. Tecnologia & Defesa 29 s-espaco.indd 33 06/02/ :19:11

3 IAE-DCTA O Sonda IV foi o mais avançado foguete da família Sonda Em 1984, foi lançado do CLBI o primeiro foguete nacional dotado de um sistema de controle de atitude em voo, o Sonda IV, que representou outro grande salto em relação aos modelos anteriores. Como último da linhagem, incorporou conceitos mais avançados, novas tecnologias de materiais e construtivas. Dotado de dois estágios de propelente sólido, a lista de inovações dele advindas é extensa, destacando-se o controle do empuxo vetorial, sistemas de pilotagem para controle de atitude, disparo a partir de uma mesa de lançamento - diferentemente de seus antecessores, que decolavam com o auxílio de uma rampa universal com trilhos, e o desenvolvimento da primeira torre de integração. Por ter um propulsor de porte avantajado, obrigou à pesquisa de um novo tipo de aço, da classe carbono-cromo-níquel-molibdênio, com alto teor de silício, com tratamento para resistência de 200 kgf/ mm2. Adicionalmente, o novo propulsor, com um metro de diâmetro (propulsores do futuro VLS- 1) exigiu a implantação de um complexo, hoje denominado Usina Coronel Abner, onde, além de produzir propelente sólido com tecnologia totalmente brasileira, é também possível fazer o carregamento de grandes propulsores e experimentá-los em bancos de prova horizontais com quatro graus de liberdade. Lançaram-se metodologias e parte gerencial de projeto mais avançadas, preparando o caminho na direção do domínio de tecnologias críticas aplicadas no VLS. Foram lançados quatro Sonda IV entre novembro de 1984 e abril de 1989, todos bem sucedidos e com propósitos experimentais. VLS: DESAFIO A ESPERA DE UM DESENLACE Do espaço tem-se uma visão ampla e privilegiada da Terra, permitindo o monitoramento de grandes áreas, notadamente quando se trata de países extensos como o Brasil que tem hoje um programa relativamente desenvolvido de satélites, em particular de observação, com a série CBERS (ver reportagem nesta edição), mas ainda lhe falta capacidade de acesso autônomo ao espaço. Atualmente, cerca de 10 países detém tal capacidade, grupo liderado por Estados Unidos, Rússia e França, e que inclui ainda Japão, China, Índia, Israel e Itália, entre outros. Os primeiros passos da longa e desafiadora caminhada foram dados logo após a constituição da MECB. Identificado como VLS-1, definiu-se que o veículo deveria ter capacidade para colocar satélites de 100 a 350 kg em órbitas de 200 a km de altitude. É relevante lembrar que satélites ou qualquer outra carga útil precisa ser acelerada até km/h para entrar em órbita, sendo que, para, por exemplo, colocar um satélite de 200 kg para orbitar a 650 km de altitude é necessário mais de 40 toneladas de propelente sólido. Portanto, a magnitude e complexidade do projeto VLS-1 demandaria enorme expertise técnica, recursos financeiros e humanos, e a mesma persistência pela qual passaram os países que hoje lideram esse setor. Definidas as características técnicas, bem como aprovisionadas partes construídas com ajuda de indústrias brasileiras (e outras adquiridas no exterior) e testes de validação das soluções de projeto, o IAE partiu para os primeiros lançamentos. Três tentativas foram realizadas sem sucesso em 1997, 1999 e em agosto de 2003, sendo a última a maior tragédia espacial brasileira, quando 21 técnicos do IAE pereceram num incêndio na plataforma dias antes do lançamento. Após a tragédia, um longo período de revisão crítica do projeto, com a ajuda de entidades e empresas russas, aconteceu antes da retomada das atividades. Com parcos recursos, o programa prossegue no limite de sobrevivência. O baixo nível de investimentos contrasta com a crescente importância de uma indústria que movimenta mundialmente mais de US$ 20 bilhões. Em 2005, o IAE lançou o Programa Cruzeiro do Sul que, num horizonte de 17 anos, visava desenvolver uma família de lançadores de satélites apta a atender as necessidades do seu programa espacial e algumas missões internacionais. Assim, previa-se o desenvolvimento de cinco lançadores de classes distintas: - VLS-Alfa, concebido para atender o segmento de cargas úteis na faixa de kg destinados a órbitas equatoriais baixas; - VLS-Beta, capaz de atender missões de até 800 kg para órbita equatorial a 800 km de altitude; - VLS-Gama, destinado a missões de cargas úteis de cerca de kg em órbitas heliossíncronas e polares; - VLS-Delta, focado em missões geoestacionárias, com capacidade de colocação de cargas de cerca de kg em órbitas de transferência geoestacionária; e - VLS-Epsilon, para cargas úteis geoestacionárias de maior porte, de cerca de kg. 30 Tecnologia & Defesa s-espaco.indd 34 06/02/ :19:11

4 O Cruzeiro do Sul é hoje visto mais como conceitual, uma vez que suas pretensões são impraticáveis dentro do orçamento e prazo inicialmente considerados, e serve como diretrizes para iniciativas em desenvolvimento ou discussão. Propostas para o desenvolvimento dos VLS-Alfa e Beta, em regime de cooperação internacional, foram apresentadas à AEB no início da atual década e desde então estão em análise. As principais recomendações para o programa VLS, assistidas pelos russos, indicaram um gradativo cronograma de lançamentos experimentais. O primeiro deles, designado XVT-1 VSISNAV, aguardado para o final de 2015 ou 2016, na dependência de recursos, deverá qualificar a parte baixa do lançador, ou seja, seus dois primeiros estágios, ambos dotados de propulsores S-43, combinados com o 3º e 4º estágios inertes. A finalidade será testar em voo a ignição do 2º estágio e experimentar a separação dos quatro propulsores do 1º estágio por detonação de cargas pirotécnicas. Além de testar esses subsistemas, levará para o espaço o Sistema de Navegação (SISNAV), desenvolvido pelo IAE no âmbito do projeto Sistemas Inerciais para Aplicação Aeroespacial (SIA). O VSISNAV, apesar de levar o SISNAV, terá um sistema de navegação próprio. O VSISNAV é importante também no aspecto evolutivo do VLS, à medida que se planeja servir de base para o VLS-Alfa, o qual terá 3º e 4º estágios substituídos por um único propulsor líquido L75. Dentre os sistemas críticos do VSISNAV figuram as redes elétricas. Antes, serão testadas e qualificadas nos laboratórios do IAE para verificar se estão de acordo com as especificações e se suportam as severas condições do voo real. Basicamente, dependem delas as funções de comando, controle e comunicações do foguete, e assim precisam estar imunes a defeitos e interferências. O IAE recebeu alguns itens dessas redes elétricas e deu início aos ensaios já em Entre agosto e dezembro de 2014, foram realizados na Usina Coronel Abner o carregamento dos cinco motores-foguetes do VSIS- NAV. Para assegurar o perfeito funcionamento do grupo propulsor, do disparo até o apogeu, as cargas de propelente sólido são submetidas a inspeções que incluem rigorosos testes não destrutivos que procuram detectar possíveis defeitos nos blocos de combustível. Aqui vale registrar a participação da brasileira AEQ Aeroespacial, fornecendo o perclorato de amônio, composto químico essencial para a fabricação dos propulsores sólidos. Entre os preparativos para o lançamento do VSISNAV, um trabalho de rastreamento de possíveis fontes eletromagnéticas que podem causar interferências foi implementado na região do CLA pela Força Aérea Brasileira (FAB) com emprego de um R-99 dotado de avançadas capacidades de inteligência eletrônica. Outro passo importante fica por conta da integração das equipes do IAE e do CLA, e reuniões presenciais já foram convocadas com esse propósito. FOGUETES SUBORBITAIS Apesar da importância estratégica do domínio da tecnologia advindas do VLS, o PNAE contempla também a necessidade de desenvolver continuadamente aquelas voltadas para veículos espaciais de sondagem, que executam missões de perfil suborbital. Além de gerar tecnologias e spin-offs, tais veículos também abrem janelas de oportunidades comerciais e cooperação internacional. Este é o caso do VS-30, um dos foguetes nacionais de maior sucesso, resultado da evolução do primeiro estágio do foguete Sonda III (motor S30), e com capacidade de atingir um apogeu de 160 km, transportando cargas úteis de 260 kg. Como desdobramento do VS-30, em 2000, o primeiro protótipo do VS-30/Orion foi lançado do CLA. Fruto da cooperação com o Centro Espacial da Alemanha (DLR), é uma composição entre o VS-30, que compõe o 2º estágio, e o propulsor de combustível sólido norte-americano Improved Orion (IO). A combinação permitiu atingir apogeus de 300 km e transportar cargas úteis de até 160 kg. Até o presente, foram lançados sete artefatos. Concebido de acordo com a proposta da DLR, baseada na necessidade de um substituto para o foguete Skylark 7 no Programa Europeu de Microgravidade, há vários anos o IAE iniciou estudos de um derivado do VS-30 de dois estágios, com capacidade de alcançar maior apogeu e levar mais carga útil, dando origem ao VSB-30, que utilizou recursos humanos e financeiros do DLR, da AEB e do IAE. O VSB-30 é um foguete suborbital de sondagem, de dois estágios, não guiado, sendo estabilizado por empenas e lançado através de uma plataforma universal dotada de trilhos. Para seu 1º estágio adotou-se um motor S31, de propelente sólido tipo booster, de queima rápida, característica que denota altas acelerações, enquanto que o S30 integra o 2º. Entre as inovações, o VSB-30 recebeu um sistema de indução de rolamento e ausência de dispositivos mecânicos de descarte do booster, operação que passou a aproveitar os efeitos dinâmicos do voo. O lançamento de qualificação ocorreu em outubro de 2004, durante a Operação Cajuana, no CLA. Dotado de maior capacidade de apogeu e carga útil que o VS-30 (250 km e 400 kg, respectivamente), a sua certificação foi alcançada em outubro de Estima-se que 80% do VSB-30 hoje é fabricado por indústrias brasileiras, dentre as quais nomes tradicionais como a Cenic e a Orbital. Há anos, existe também a intenção da AEB e do IAE em transferir sua fabricação para um integrador nacional. De fato, em novembro de 2014 a AEB e a Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI) firmaram um acordo de cooperação técnica para estudos relacionados ao desenvolvimento da indústria espacial. Entre as iniciativas que integram o plano preliminar constam estudo de viabilidade econômica-comercial do VSB-30 e sua transferência para a indústria, além de um estudo do potencial de mercado para pequenos satélites e tendências tecnológicas. Quatorze VSB-30 foram lançados entre outubro de 2009 e abril de 2013, sendo onze deles na Europa e os demais no CLA. A relação entre essas quantidades de lançamentos decorre da demanda, que é superior no Programa de Microgravidade, da Agência Espacial Europeia (ESA), que por meio da DLR mantém há décadas uma parceria próxima com o IAE, na forma de projetos conjuntos e aquisição de propulsores. A compra mais recente de propulsores brasileiros ocorreu em 2011, quando a DLR adquiriu 21 unidades, que serviram para montar oito VSB- 30, e outros cinco destinados aos veículos VS-30 e VS-30/Orion. Na época, tal aquisição foi avaliada em cerca de 3 milhões de euros. Antes disso, para o desenvolvimento do VSB-30, a DLR realizou investimentos da ordem de 700 mil euros. De acordo com o IAE, após a integração dos motores e sistemas, cada VSB-30 custa cerca de 320 mil euros. Tecnologia & Defesa 31 s-espaco.indd 35 06/02/ :19:11

5 No âmbito da cooperação IAE/DLR, foram realizados, em 2013, quatro lançamentos de foguetes brasileiros no exterior, em operações do VS-30 e VSB-30, e existem outras missões planejadas na Europa para No Brasil, está programada para o meio deste ano uma missão do VSB-30 no programa Microgravidade, levando a bordo experimentos de universidades e centros nacionais de pesquisas. Para isso, está sendo desenvolvida a Plataforma Suborbital de Microgravidade (PSM), um equipamento nacional para experimentos dessa natureza. Será constituída de um conjunto de módulos controlado em velocidade angular, equipado com um sistema de telemetria para a transmissão de dados de voo e dos experimentos. Contará, ainda, com um sistema de recuperação para resgate no mar. Já o foguete de sondagem suborbital VS-40 é constituído pelos terceiro e quarto estágios do VLS-1 (motores S40M), e surgiu em função da necessidade de testar o propulsor do 4º estágio do VLS-1 na condição de vácuo. O VS-40 foi dimensionado para alcançar um apogeu de 650 km, e seu voo de qualificação ocorreu em abril de 1993, com um segundo disparo em março de 1998, levando a carga útil VAP-1, da Fokker Space. A variante VS-40M recebeu modificações que incluíram um dispositivo mecânico de segurança (DMS) na rede de ignição, melhoria da proteção térmica interna ao motor e modificações no projeto da tampa traseira e na geometria interna do bloco propelente, todas aplicáveis ao motor S40 (primeiro estágio). Em outubro de 2010, foi realizado, com sucesso, o tiro em banco de qualificação do motor S40M. Em junho de 2012, um VS-40M levou ao espaço, a partir da Noruega, o experimento europeu SHEFEX 2 (Sharp Edge Flight Experiment), que objetiva testar o comportamento de novos materiais e proteção térmica necessários para se dominar a tecnologia de voos hipersônicos e de veículos lançadores reutilizáveis e, para 2015, está previsto mais um voo para levar o SARA Suborbital 1, um satélite de pequenas dimensões, projetado para operar em órbita baixa (em torno de 300 km) e ser capaz de transportar experimentos científicos e tecnológicos de até 100 kg. Para este voo, já foram providenciadas a produção e usinagens de inúmeros itens do veículo e de seus subsistemas. Um dado inovador do projeto SARA Suborbital 1 é o fato de ser uma empresa privada a contratante principal, a Cenic, de São José dos Campos (SP). Para 2016, está em desenvolvimento o VS-40M para o SARA Suborbital 2. PARA OS MICROSSATÉLITES Em matéria de veículos lançadores, além do VLS VSISNAV, o IAE hoje toca como prioridade o projeto do VLM-1, lançador de microssatélites resultante da parceira com a DLR, mas que conceitualmente já era considerado pela MECB. Contando desde o início de seu projeto com significativa participação da indústria nacional, o VLM-1, em sua versão básica, terá três propulsores de propelente sólido. No 1º e 2º estágios, será empregado o propulsor S50, em desenvolvimento, enquanto que o terceiro fará uso do S44. Pesando 12 toneladas (sendo 10 de propelente), o S50 possui 1,46 metros de diâmetro e 5 metros de comprimento e será o maior do tipo feito no Brasil, com a sua estrutura inteiramente conformada em compósito. Assim, o lançador será capaz de colocar cargas úteis de até 200 kg em órbitas equatoriais de 300 km de altitude ou 180 kg em órbitas inclinadas em missões científicas, tecnológicas ou de observação. No final de 2013, foi realizado um workshop com especialistas do IAE e DLR, ocasião em que foram apresentados e discutidos os estágios de desenvolvimento do programa em diversas áreas, tais como configuração mecânica geral, separação do 1º estágio (quente e frio), estratégia de controle, definição estrutural da interface primeiro/ segundo estágios, sistemas de destruição, cálculo de empenas, meios de ensaios, trajetória, estudos de MGSE (Mechanical Ground Support Equipment), sistemas pirotécnicos, adaptação da torre móvel de integração, progresso do envelope motor e sua proteção térmica, entre outros. Há estudos para a adoção de um motor mais potente no 3º estágio, solução que poderia aprimorar seu desempenho para colocação de cargas úteis de até 350 kg a 300 km de altitude, em órbita equatorial, ou até 150 kg, com inclinação de 98 graus a uma altitude de 600 km. O primeiro voo do VLM-1 não será para inserção de microssatélites em órbita, mas para transportar o experimento SHEFEX III. A expectativa é de que o voo ocorra entre os anos de 2016 e Há também a expectativa de que uma plataforma do VLM-1 seja construída em Esrange, na Suécia, nas istalações da Swedish Space Corporation (SSC), empresa que já executa os lançamentos do VS-30 e VSB-30 na Europa. No final de 2014, houve também certos avanços no Brasil, tendo o IAE firmado com a Funcate, uma fundação ligada ao INPE, um convênio para a viabilização da contratação de indústrias participantes do programa, como a Avibras e a Cenic. AVANÇOS EM PROPULSÃO Dominada a tecnologia de propulsão sólida, o IAE começou, no final dos anos de 1990, as pesquisas da propulsão líquida enviando técnicos para a Rússia. Apesar da praticidade dos propelentes sólidos em alguns aspectos, cujo princípio básico de fabricação consiste na mistura de alumínio (combustível) e perclorato de amônio (oxidante) formando uma massa que se solidifica, os sistemas de propulsão líquida emergiram como soluções mais potentes quando se mede a força de empuxo gerada tomando-se como referencial o mesmo peso de propelente queimado, tendo a desvantagem de, quando acionado, não ser possível conter a queima do propelente ou controlar sua intensidade. Já a propulsão líquida permite o controle da queima da mistura na câmara de combustão para mais ou para menos, como se fosse a manete de controle de um motor à reação de um jato, o que torna mais precisas as inserções de satélites em suas órbitas não sem motivo hoje a tecnologia adotada ao menos nos últimos estágios dos lançadores mais modernos. O modo básico desses sistemas consiste em acomodar combustível e oxidante em tanques separados. Ambos devem estar no estado líquido. Como combustível, pode ser usado o hidrogênio líquido, querosene e etanol, este último objeto de interesse dos primeiros projetos do IAE. O emprego do oxigênio como oxidante demanda o domínio do seu manejo e de tecnologia de armazenamento em condições criogênicas (200ºC abaixo de zero). Além disso, fazem parte desses sistemas válvulas, filtros, rede de tubos condutores e sistemas de pressurização. 32 Tecnologia & Defesa s-espaco.indd 36 06/02/ :19:11

6 s-espaco.indd 37 A INDÚSTRIA NACIONAL De há muito objeto de comentários e estudos conceituais, a criação de uma integradora local (prime contractor) para o segmento de lançadores de satélites e foguetes brasileiros tem transitado pelos corredores do Programa Espacial Brasileiro. De fato, como acontece, por exemplo, com a francesa Arianespace, que oferece serviços de inserção de satélites na órbita terrestre a partir de Kourou, na Guiana Francesa, contratar uma organização privada ou de capital misto para comercializar e operar veículos poderia acelerar o programa e render os frutos dele esperados. É um modelo que já é praticado no ProSub, da Marinha do Brasil, que resultou na formação do consórcio Odebrecht Defesa e Tecnologia/DCNS, denominado Itaguaí Construções Navais (ICN), e mesmo no Programa Espacial, com o surgimento da Visiona Tecnologia Espacial para o projeto do Satélite Geoestacionário de Defesa e Comunicações Estratégicas (SGDC) (ver reportagem sobre a indústria espacial nesta edição). De concreto, no entanto, ainda nada existe quanto ao caminho e a participação da iniciativa privada desejadas pelo governo para o segmento de lançadores, mas são assuntos que acredita-se, em algum momento, devem entrar na agenda de prioridades. De tempos em tempos, surgem especulações sobre interesses de indústrias em se qualificarem como integradoras, caso da Avibras Aeroespacial e da Odebrecht Defesa e Tecnologia, controladora da Mectron. Associada à questão industrial, está ainda uma decisão a ser tomada no futuro em relação a potenciais parceiros estrangeiros em projetos de lançadores. Embora quase sempre nunca confirmadas, não é segredo que empresas da Rússia, Itália (Avio) e França (antiga Astrium, hoje parte da Airbus Defence and Space, e Safran), além de outros países, ofereceram parcerias ou a negociação de tecnologias de foguetes. N. da R.: André M. Mileski colaborou neste artigo. VS-40 na missão SHEFEX, em parceria com a Alemanha DLR via AEB Iniciado na década de 2000, o primeiro projeto desenvolvido no IAE neste campo foi o motor-foguete L5, capaz de gerar impulso de 5 kn. Estima-se que esse motor, instalado no lugar do S44 no caso do VLS-1, aumentaria a massa máxima satelitizada em até 50%. Como sistema essencial para chegar-se às características desejadas dos motores-foguetes, o IAE e a Orbital Engenharia, de São José dos Campos, projetaram e estão conduzindo ensaios do Sistema de Alimentação de Motor-Foguete (SAMF). Contando com recursos do Fundo Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FNDCT), na modalidade de subvenção econômica, da Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), o SAMF é destinado ao armazenamento e injeção de propelentes líquidos pressurizados (no caso do L5 corresponde a oxigênio líquido e etanol) para testar motores-foguete em voo. É composto por tanques de fibra de carbono e de alumínio, válvulas, reguladores, filtros, tubulação e suporte para fixação de motor. O SAMF, associado ao motor-foguete L5, formou o estágio de propulsão líquida (EPL), módulo básico empregado para modelar os sistemas de propulsão líquida dos VLS. Em 19 de dezembro de 2013, aconteceu o primeiro ensaio quente do modelo de voo para a verificação funcional de todos os sistemas. Os testes foram monitorados pela eletrônica embarcada no veículo de provas, lançado noves meses depois. Considerado um marco histórico no Programa Espacial, foi realizado com sucesso em 1º de setembro de 2014, a partir do CLA, o lançamento do primeiro foguete brasileiro de propulsão líquida, o VS-30 V13, preparado especialmente para verificar o desempenho em voo do EPL, e de dois outros experimentos (GPS Espacial e Chave Mecânica Acelerométrica). Dentro da Operação Raposa, o VS-30 V13 foi configurado com o EPL/L5 no 1º estágio e com um propulsor S30 no 2º. Na esteira do resultado positivo do EPL/L5, o IAE trabalha no L15 com capacidade de gerar empuxo de 15 kn, funcionando como o L5. A ideia inicial é empregá-lo num foguete de sondagem suborbital, o VS-15. Com a esperada evolução da família VLS e a precisão dos motores de propulsão líquida nas tarefas de inserção de satélites na órbita terrestre, é um caminho natural o desenvolvimento de motores mais capazes para substituir os propulsores sólidos. E, por essa demanda, o projeto L75 busca um modelo de engenharia correspondente a um motor-foguete que utilizará oxigênio líquido e querosene e que será capaz de gerar 75 kn de empuxo no vácuo. Diferentemente do L5, que usa nitrogênio gasoso para pressurização, o L75 terá uma turbobomba para injetar combustível e oxidante na câmara de combustão. A meta é a eliminação do 3º e 4º estágios do VLS-1, dando origem ao VLS-Alfa. O projeto do L75, traz um extraordinário desafio para indústria brasileira, pois entre a concepção e a operação há um longo e difícil caminho a percorrer. Por último, o motor híbrido H1 visa a capacitação em propulsão híbrida, empregando tecnologias já disponíveis de propulsão sólida e líquida. Em setembro de 2013, o IAE realizou o primeiro ensaio de queima e o desempenho foi considerado satisfatório, uma vez que os principais parâmetros propulsivos como vazão mássica de oxigênio, pressão na câmara de combustão e velocidade característica do propelente aproximaram-se dos valores teóricos. Nesse ensaio, gás oxigênio foi injetado no interior da câmara de combustão, que possuía um bloco de combustível sólido (HTPB) com geometria estrela. 06/02/ :19:12