MOBFOG – Mostra Brasileira de Foguetes – Você Não Vai Acreditar no Desempenho desses Pequenos Foguetes

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Garrafas PET, água, ar comprimido e paixão pelo espaço! São esses os ingredientes para construção e lançamento dos foguetes do nível 3 da MOBFOG – A Mostra Brasileira de Foguetes, uma competição estudantil irmã da célebre OBA – Olimpíada Brasileira de Astronomia.

Estudantes do 6° ao 9° ano do ensino fundamental de escolas públicas e privadas de todo o Brasil participam do nível 3 da MOBFOG, competem pelas medalhas que premiam os foguetes com maior alcance. Mas muito mais valiosos que a premiação são o espírito de colaboração e a oportunidade prática de aprendizado de conceitos de física, matemática e tecnologia aeroespacial proporcionados pela empolgante atividade.

Foguete nível 3 da MOBFOG 2023 de alunas do clube Meninas na Ciência, montado na plataforma de lançamento no campo do INPE em São José dos Campos para uma bateria de ensaios de avaliação. Após a análise dos voos, modificações foram realizadas para otimizar o desempenho dos foguetes!

Em São José dos Campos (SP) , um polo de pesquisa e desenvolvimento na área aeroespacial, os professores e estudantes de escolas públicas municipais ganharam o reforço de pesquisadores e técnicos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE/DCTA) no planejamento e análise do voo dos foguetes.

Para visualizar a dinâmica de voo dos velozes foguetes, o Laboratório de Registro de Imagens do IAE registrou os lançamentos em vídeo de alta velocidade, a 1000 quadros por segundo, permitindo analisar em detalhes a fase inicial do voo e identificar falhas de construção que prejudicam o desempenho dos foguetes.

E o que podemos aprender com os foguetes da MOBFOG?

Captura de tela do software Tracker com o lançamento de um foguete nível 3 da MOBFOG. Os gráficos à direita são do deslocamento e da velocidade do foguete em função do tempo. [créditos LRIM/IAE]

Analisando os vídeos com o software de rastreio TRACKER (um programa aberto e gratuito!), podemos acompanhar o deslocamento do foguete quadro a quadro. Plotando em um gráfico o deslocamento em função do tempo temos uma representação visual de cada fase do voo, identificando a evolução da velocidade do foguete. O Tracker está disponível para download para os os sistemas operacionais Linux, Mac OS X e Windows ou pode ser executado online em sua versão em JavaScript.

Assim que o foguete é liberado e inicia seu movimento, vemos um aumento constante da velocidade. Em seguida, o foguete deixa a base e a velocidade passa a variar com uma taxa mais elevada, mas aproximadamente constante, até que toda a água em seu interior é liberada. A partir daí o foguete segue uma trajetória balística, sujeita apenas a ação da gravidade e da resistência do ar.

A geometria do foguete tem um papel importante em seu desempenho. A posição e o formato das empenas e a posição do centro de gravidade podem torná-lo mais ou menos instável e interferir no alcance máximo. A contribuição desses fatores fica evidente na análise de vídeo.

Mas a maior surpresa pode vir dos valores de velocidade máxima e aceleração que os pequenos foguetes de garrafas PET podem atingir. Acelerações de 100g e velocidades acima de 60m/s foram registradas! Isso reforça a necessidade da estrita observação das normas de segurança: uso de Equipamento de Proteção Individual (EPI), sinalização e isolamento da área de lançamento!

E se tudo for feito com segurança, os lançamentos são um excelente recurso prático para o aprendizado de conceitos físicos como velocidade, aceleração, empuxo, pressão, momento e para a interpretação de gráficos.

O que um All Star velho e Apollo 17 possuem em comum?

Julia Brazolim: Um tempo atrás um anúncio abalou uma esfera da internet pois uma marca super famosa lançou um tênis similar ao clássico All Star, mas um pouco mais… destruído e por um preço inaudível. As pessoas ficaram indignadas. Mas entrando ou não no âmago da arte desconstruída na moda, esses dias eu tive uma ideia que me custou apenas R$38. Vou dar um breve contexto.

Eu sempre gostei de comprar All Star, substituindo os pares ao longo dos anos. E certo dia, eu estava olhando pra um dos meus pares mais antigos e encontrei rasgos atrás. Como minha vontade em customizar coisas é muito alta, na hora tive a ideia de passar a fita Silver.

Julia usando o All Star após o uso da fita no tênis

Brevíssima história da Fita Silver

A Silver Tape ou a famosa fita prateada usada tão comumente em filmes de ação, seja pra prender alguém como refém ou pra prender dinamites, foi criada pela operária norte-americana Vesta Stoudt no início dos anos 40 durante a Segunda Guerra Mundial. Ela enfrentou um problemão durante o processo de embalagem das munições de armas para enviar pros soldados, já que não era prático abrir no meio da guerra e dificultava o carregamento no meio da batalha. Então, ela decidiu criar uma solução. Vesta enviou a ideia e o requerimento da produção da fita em uma carta pro então Presidente Franklin D. Roosevelt, que achou incrível e pediu pro Conselho de Produção de Guerra começar a produzir. Depois ela até ganhou um prêmio pela invenção e teve sua patente.

Foto de Vesta Stoudt. Créditos: The Chicago Sunday Tribune (24/10/1943) e Kilmerhouse

E não parou por aí. Exatamente por ser super eficiente já que a fita consegue colar em superfícies ásperas, lisas e irregulares, é feita com um tecido e também super prática pra rasgar até com a mão (ou uso dos dentes), Silver Tape passou a ser usada pela sociedade pra tampar buracos, dutos de aquecimento e tudo o que precisasse. Inclusive, numa missão espacial.

Uma fita. Uma missão. Apollo 17!

Wandeclayt: Um dos itens mais versáteis e úteis entre os aparatos levados a bordo das missões espaciais opera verdadeiros milagres em pequenos (ou não tão pequenos) reparos também aqui na Terra.

E afirmamos com tranquilidade que esse é o item mais poderoso no universo das gambiarras dos reparos emergenciais, capaz de sanar vazamentos, reparar estruturas, compor adaptações ou simplesmente remendar aquele confortável tênis velho ou aquele paralamas danificado do seu jipe lunar!

A multi talentosa fita prateada carrega em seu currículo, além do tênis All Star da Julia, a façanha de ter participado de uma adaptação que salvou a vida dos astronautas da Apollo 13 após uma explosão num tanque de oxigênio ainda a caminho da Lua e o mérito de ter garantido o cumprimento de todos os objetivos da Apollo 17, após um acidente que inviabilizaria a continuidade da exploração da bordo do jipe lunar.

Veja as fotos a seguir e olha como as fitas estão sendo usadas:

crédito: NASA (AS17-147-22526)
crédito: NASA (AS17-135-20542)
NASA (AS17-137-20979)

Julia: E é uma baita fita resistente! Como eu moro no litoral, meu receio era de que a areia tirasse a cola da fita e descolasse tudo. Mas não. Tá coladinha 🙂 Aqui um gif deu caminhando tranquilamente com o tênis:

E você? Qual foi o uso mais inusitado que você fez da fita Silver?

Esta publicação foi feita em collab com o projeto Missão Exoplaneta 🙂

Operação Astrolábio – Novos Rumos para Alcântara.

O Veículo HANBIT-TLV, montado na plataforma de lançamento CLS (Coalesced Launch System), durante a preparação para o lançamento na Operação Astrolábio. [imagem: INNOSPACE/@ceuprofundo]

Desde sua criação, o Centro de Lançamento de Alcântara (CLA), tem servido com excelência às demandas do Programa Nacional de Atividades Espaciais (PNAE), fornecendo infraestrutura e apoio ao lançamento dos veículos suborbitais brasileiros. Esta infraestrutura é fundamental para o programa brasileiro de experimentos em microgravidade, através do lançamento de veículos suborbitais nacionais. Brevemente o centro dará também suporte a operações nacionais de satelitização com o Veículo Lançador de Microssatélites VLM – em desenvolvimento pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) com participação da indústria nacional.

Área de Preparação e Lançamento do Centro de Lançamento de Alcântara – CLA

Posicionado numa posição privilegiada, com baixa densidade demográfica, baixo fluxo de tráfego aéreo, sem ocorrência de terremotos ou furacões e localizado apenas 2º ao sul da linha do equador – uma grande vantagem para inserção de satélites em órbitas de baixa inclinação – o CLA tem potencial para atrair também operadores internacionais de veículos espaciais. E este potencial começa a se materializar com a assinatura do contrato com a startup coreana INNOSPACE, para o primeiro lançamento de um veículo espacial privado nas instalações do CLA.

Este novo capítulo na história do CLA – a caminho da implementação do que será o Centro Espacial de Alcântara (CEA) – consolidará Alcântara como um importante espaçoporto internacional. As operações privadas no Centro, aumentarão a cadência de lançamentos, elevando o nível de prontidão e capacitação das equipes e meios utilizados nas atividades de apoio, preparação e lançamento de veículos espaciais. Um ganho valioso para o Centro, mas que também se reverte em fomento à indústria aeroespacial brasileira e ao desenvolvimento regional em Alcântara através da injeção de recursos na economia local e na geração de empregos diretos e indiretos.

O HANBIT-TLV posicionado verticalmente pela primeira vez na plataforma de lançamento. [imagem: INNOSPACE/@ceuprofundo]

Mas a inovação não vem somente na abertura do CLA a empresas privadas. A empresa INNOSPACE (que traz a inovação estampada em seu nome e em seu slogan: Innovation for Space. Space for Innovation.”) realiza na operação Astrolábio o primeiro teste de seu motor de propulsão híbrida HyPER15 – um motor com propelente sólido a base de parafina e oxigênio líquido como oxidante, capaz de produzir 150 quilonewtons de empuxo. A tecnologia inovadora permite construir motores simples, baratos e seguros com controle de empuxo, fundamentais para a inserção precisa de satélites em órbita. A qualificação do motor HyPER15 num voo suborbital do foguete HANBIT-TLV (Test Launch Vehicle) será a luz verde para o desenvolvimentos da família de lançadores de pequenos satélites (SSLV) HANBIT em suas versões Nano, Micro e Mini, atendendo a demanda atual do mercado espacial, por lançadores para satélites menores e mais leves e mais baratos.

Integração do veículo HANBIT-TLV no Prédio de Preparação de Propulsores do Centro de Lançamento de Alcântara. [imagem: INNOSPACE/@ceuprofundo]

Sobre a operação de lançamento, o Dr. Soojong Kim, CEO da INNOSPACE, revela seu entusiasmo:

Estamos muito empolgados para fazer nosso voo espacial inaugural aqui no Centro de Lançamento de Alcântara. Esse é um momento histórico para todos nós. É a primeira vez que uma empresa coreana realiza um lançamento fora de seu território e também somos a primeira empresa estrangeira lançando em território brasileiro. O HANBIT TLV é um lançador suborbital transportando uma carga útil brasileira e empregando um motor híbrido de 150 quilonewtons de empuxo – o maior a ser usado em um SSLV – e será lançado este mês. Estamos encantados pela beleza de Alcântara e pela hospitalidade brasileira, especialmente por parte da Força Aérea Brasileira e pelo governo do Brasil. Esperamos desenvolver essa relação e construir uma sólida parceria para nossas futuras operações.” Soojong Kim, CEO da INNOSPACE.

Aqui no Céu Profundo também estamos entusiasmados com a operação e seguiremos acompanhando a campanha de lançamento e manteremos informações atualizadas em nosso Twitter e no Instagram. Aproveite para nos seguir e não perder nenhum detalhe deste momento histórico.

Integração e testes do SISNAV (Sistema Inercial de Navegação), carga útil nacional embarcada no HANBIT-TLV e desenvolvida pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) – órgão do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA). [imagem: INNOSPACE/@ceuprofundo]
Teste de elevação do veículo HANBIT-TLV na Plataforma de Lançamento. Ao fundo, a TMI (Torre Móvel de Integração). [imagem: INNOSPACE/@ceuprofundo]
Transporte do HANBIT-TLV para a plataforma de lançamento CLS. [imagem: INNOSPACE/@ceuprofundo]
Equipe da INNOSPACE após a primeira instalação do HANBIT-TLV no lançador. [imagem: INNOSPACE/@ceuprofundo]

20 Anos de Ocupação Contínua da Estação Espacial Internacional

Estacão Espacial Internacional.

A cada 24h um laboratório científico, permanentemente tripulado, em órbita a 400 km de altitude, dá 16 voltas ao redor da Terra. Viajando a 27600 km/h, sua tripulação vê o Sol nascer e se pôr a cada 90 minutos enquanto conduz experimentos em microgravidade. Estamos falando da ISS, sigla em inglês da Estação Espacial Internacional, um ambicioso projeto de cooperação tecnológica, científica e política, envolvendo as agências espaciais dos EUA (NASA), da Europa (ESA), da Rússia (ROSCOSMOS), do Japão (JAXA) e do Canadá (CSA).

O módulo Zarya (Functional Cargo Block) foi o primeiro componente da ISS, lançado em 20/11/98 a bordo de um foguete russo Proton-K (imagem: NASA/ROSCOSMOS).

A ISS é a maior e mais complexa estrutura já colocada em órbita e é composta de módulos interligados, compondo um colossal laboratório espacial do tamanho de um campo de futebol que pode ser visto a olho nu da Terra!
Para enviar seus principais componentes ao espaço, foram necessários 37 voos dos ônibus espaciais norte-americanos e 5 voos dos foguetes russos Proton/Soyuz.

O início

Sua montagem se inicia com o lançamento do módulo Zarya em 20/11/98, por um foguete russo Proton-K, seguido pelo lançamento do módulo de conexão Unity em 04/12/98. Mas A construção passa a ser permanentemente habitável apenas no ano 2000, com o lançamento e instalação do módulo de serviço Zvezda, que forneceu acomodação, banheiros, áreas para exercícios e refeições, sistemas de armazenagem de comida e de reciclagem de água e canais de comando remoto e comunicação para dados, voz e vídeo para os centros de controle nos EUA e na Rússia.

A primeira configuração habitável da ISS. Da esquerda para a direita: 0s módulo de serviço Zvezda, o módulo Zarya (Functional Cargo Block/FGB) e a unidade de acoplamento Unity, em imagem registrada pela tripulação do ônibus espacial Endeavour em dezembro de 2000. À esquerda da imagem a espaçonave russa Soyuz aparece acoplada ao modulo Zvezda. (NASA)

E o Brasil?

Em 1997 o Brasil foi convidado a cooperar com o projeto, fornecendo componentes para a NASA. Como contrapartida, o Brasil teria acesso aos laboratórios em órbita e poderia enviar astronautas à Estação. O acordo bilateral previa a construção dos seguintes componentes (conforme o Diário Oficial da União de 07/11/1998):

  • – Instalação para Experimentos Tecnológicos (TEF)
  • – Janela de Observação para Pesquisa – Bloco 2 (WORF-2)
  • – Palete Expresso para Experimentos na Estação Espacial (EXPRESS)
  • – Container Despressurizado para Logística (ULC)
  • – Adaptador de Interface para Manuseio de Carga (CHIA)
  • – Sistema de Anexação ZI-ULC (ZI-ULC-AS)
O palete EXPRESS seria o principal componente fornecido pela indústria brasileira através da AEB (Agência Espacial Brasileira). O componente permite a conexão de cargas úteis ao exterior da ISS, compartilhando redes elétricas e de dados.

Após sucessivos atrasos e cortes no orçamento, pela parte do Brasil, ficou claro que não teríamos condições de honrar o acordo. E acabamos ficando de fora do consórcio de países com acesso à Estação. Sem cumprir o acordo com a NASA, a alternativa para enviar um brasileiro à ISS como parte da Missão Centenário – em celebração aos 100 anos do voo de Santos Dumont com o 14 Bis – foi pagar por uma vaga na espaçonave russa Soyuz em 2006.

Completando o Quebra-Cabeças.

A montagem da ISS foi interrompida após o desastre do ônibus espacial Columbia, em fevereiro de 2003. Com a frota de ônibus espaciais da NASA parada para revisões de segurança, o transporte de carga, passageiros e dos componentes da Estação passou a depender exclusivamente dos veículos russos Progress e Soyuz pelos dois anos e meio seguintes ao acidente. A catastrófica destruição da Columbia matando seus 7 tripulantes durante a reentrada na atmosfera aconteceu após uma missão sem relação com a ISS, mas seu impacto foi sentido no cronograma e na rotina da Estação. Além dos atrasos na conclusão da montagem, a tripulação permanente foi reduzida de 3 para 2 pessoas.

ISS em 2011, com todos os principais componentes integrados. (NASA)

A atual configuração da ISS foi completada em 2011, mas componentes menores continuaram sendo adicionados e modernizados.

Observando a ISS

Com seus atuais 109m de comprimento e seus vastos painéis solares é possível ver a olho nu a ISS cruzando os céus. É possível ver a localização em tempo real ou consultar a previsão de passagem da ISS sobre sua cidade acessando serviços como Spot the Station e Heavens-Above. A olho nu, sua aparência é de uma estrela brilhante, atravessando céu pouco após o pôr do Sol ou pouco antes do amanhecer, lembrando que o que vemos, é o reflexo da luz do Sol na Estação. Bem mais complicado é observar e registrar sua passagem através do telescópio, mas é um desafio que atrai astrofotógrafos e amadores da astronomia em todo o mundo e já fizemos também nossas tentativas. A imagem abaixo é nossa registro da passagem da ISS sobre São José dos Campos (SP) em 09/09/2020.

Celebração

A ISS não é o primeiro laboratório orbital tripulado. Os EUA converteram o último estágio de um dos foguetes Saturn V herdado do cancelamento das últimas missões Apollo na estação Skylab ainda nos anos 1970. A Rússia também acumulava décadas de experiência com suas estações Salyut e MIR.
Também não é novidade a cooperação entre estados normalmente antagonistas em outras questões: também nos anos 1970 a missão Apollo-Soyuz uniu norte-americanos e soviéticos no espaço.
Mas a escala de integração, o número de nações participantes e as perspectivas de longo prazo colocam a ISS além de todas as iniciativas anteriores!

Celebrar os 20 anos de ocupação da ISS é celebrar o sucesso de uma iniciativa de incomparável sucesso no uso pacífico e sustentável do espaço. É celebrar a cooperação internacional e o progresso da ciência. E como parte de nossa celebração montaremos ao vivo o kit comemorativo LEGO IDEAS da ISS em nosso canal do Youtube. Se você também vê motivos para comemoração, junte-se a nós!

https://www.youtube.com/watch?v=gYEyKvlbmRI