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Uma Breve História do Programa Espacial Brasileiro
- expansaoastronauta
- 27 de out. de 2021
- 12 min de leitura
Toda jornada, se começa com o primeiro passo! Seja esta no desenvolvimento de um complexo foguete, ou simplesmente as primeiras linhas de uma emocionante história de consquistas e superações... hesitar, quando o objetivo está traçado, é a pior escolha.
Pesquisando o que o Brasil fez e tem feito no âmbito aeroespacial desde o inicio, quando a intenção de investir no desenvolvimento de tecnologias espaciais foi decidida e planejada, fica-se surpreso com o quão avançado está, e o quão pouco isto é divulgado; a fim de mudar essa realidade, aqui o passado e o presente são relatados de forma a explanar a história do Brasil no espaço, e o futuro é avaliado de modo a mostrar o potencial subjacente desta batalha rumo ao infinito...
Na década de 1960, o Brasil deu início ao Programa Espacial brasileiro. Época em que nasceram os institutos e departamentos mais relevantes do país, e que juntos, sob a tutela da Agencia Espacial Brasileira, desenvolvem a tecnologia aeroespacial do Brasil.
Na filosofia vigente, antes de contruir um foguete maior e mais potente, seus motores primeiramente devem ser testados em foguetes menores, como é o caso do VS-40, um veículo suborbital de dois estágios a propulsão sólida de 9 metros de altura, desenvolvido pelo Instituto de Aeronautica e Espaço, o qual serviu para qualificar em voo os ultimos estagios do maior foguete da histótia já construído pelo Brasil.
O país tem sim muitos desafios socio-economicos a resover... assim como nossos conterrâneos na américa latina; o que investimentos na inovação, pesquisa e capacitação científica, pode trazer de beneficios há uma nação..? Essa é em definitivo uma pergunta extremamente frequente, não obstante também válida (afinal, por que investir em tecnologia espacial pra explorar outros planetas quando, em nosso próprio planeta, tantos problemas ainda se mostram vigentes, como fome e poluição); cabe uma avaliação empírica: os países mais bem desenvolvidos e ricos do mundo têm altos níveis de investimentos em ciência (e portanto tecnologia aeroespacial, da qual em geral utiliza a tecnologia mais avançada disponivel) - India e China, outrora pobres e miseraveis, parecem ter entendido isso...
Investimentos na ciencia de foguetes estão subindo em todo o mundo, start ups espaciais estão surgindo em todo lugar... uma revolução está acontecendo e o Brasil, tem sim, condições de competir neste ambiente.
E veremos isso em instantes, pois antes de saber para onde vamos, temos de saber de onde viemos...
Nossa História
Olá e bem vindos ao Expansão Astronauta; hoje vamos dar uma olhada de perto no programa espacial brasileiro e na evolução dos foguetes do Brasil.
A cronologia de construção de foguetes brasileiros é bem interessante e mostra a capacidade que o país possui em formar mentes brilhantes para o setor aeronautico e aeroespacial. E mesmo com a falta de compromentimento político e orçamentos irrisórios para o setor, o programa espacial brasileiro ainda é o mais avançado da américa do sul.
Os primeiros foguetes contruídos no país foram os foguetes de sondagem, que servem para levar pequenas cargas úteis para a alta atmosfera, realizando pesquisas e experiencias. Os foguetes da família sonda, seguem um conceito bem simples e pratico utilizado pela Agencia Espacial Brasileira até hoje, onde todo o know how das partes componentes do desenvolvimento de um foguete é aplicado no foguete posterior mais avançado, este contudo com uma tecnologia já conhecida e qualiticada para voo, como, por exemplo, o motor.
Sonda I - Em 1967, o primeiro foguete construído, o Sonda I, teve seu voo teste. Era um foguete simples e pequeno, com 3 metros de altura, contudo, serviu para dar o pontape inicial aos estudos da ciencia de foguetes.. abrindo caminho para o sonda II, de 1970...
Sonda II - um foguete com dimensões muito maiores e mais capaz; este foguete chegava a uma altitude de 96 km utilizando o motor S20. Ele foi lançado 61 vezes e serviu de inspiração para o terceiro foguete da família, o sonda III, de 1976...
Sonda III- um foguete de 8 metros de altura e já dispondo 2 estágios. O booster do primeiro estágio utilizava um motor mais potente a combustível solido, o S-30. Este veículo foi o primeiro da série a receber instrumentação completa de alta complexidade, envolvendo: separação de estágios, ignição do segundo estágio, aquisição de dados, teledestruição, controle de atitude e recuperação da carga útil. Seu segundo estágio utilizava o motor S-20 do sonda II e seu apogeu era de 250 km de altitude.
Repare que ao longo nos anos o tamanho, assim como o diamentro e a complexidade dos foguetes sonda foram sucessiva e constantemente aumentando, até que, em 1984, chegamos ao auge dessa família de foguetes com o sonda IV.
Este foguete tinha uma capacidade de carga util de até 500 kg, e, além das melhorias do sonda III, também possuía tecnologia de controle e computador de bordo, ou seja, era possível manobra-lo dentro da atmosfera através do sistema de atuação da tubeira, fazendo pequenas alterações em sua trajetória se necessário. Essas aplicações e avanços tecnológicos foram feitos já visando a construção de um veículo lançador de satélites.
O sonda IV possuia 2 estagios, e tinha 11 metros de altura por 1 metro de diamentro.
Seu primeiro estagio, o booster, utilizava o motor S-40, movido a combustivel sólido, com empuxo de 203kN de força. Seu apogeu era de 730km de altitude.
Todo esse conhecimento e expertise adquiridos até aqui deram ao Brasil a confiança necessária para seguir em frente com foguetes ainda mais avançados, como os orbitadores, foguetes com a capacidade de colocar satélites em órbita.
Mas colocar algo em órbita é uma tarefa consideravelmente mais difícil...
O foguete precisa subir em uma trajetória parabólica, com o último estágio numa velocidade média de 27km por hora, paralela a superfície terrestre. Um satélite, quando enviado ao espaço, é impulsionado por um “empurrão” dado pelos foguetes que os colocam em órbita; dessa forma, ele está constantemente caindo, mas imerso no campo gravitacional terrestre, que o mantém em órbita ao redor do globo devido à força centrípeta. (para os físicos: a força gravitacional atua como resultante centripeta).
O sonho do Brasil era (e ainda é) colocar um satélite em órbita; os foguetes sonda, porém, não eram orbitadores, eles apenas subiam em linha reta, atingiam seu apogeu consumindo todo o propelente, e caiam de volta para Terra, pela força gravitacional.
Mas então, depois do sonda IV, o Brasil, usando tudo o que foi aprendido até este ponto, com todo esse background e alta técnologia (totalmente nacional), deu um saldo gigantesco e ambicioso com seu primeito grande foguete...
Entre o final dos anos 90 e inicio dos anos 2000, os foguetes da família sonda deram origim a um foguete muito mais complexo, ousado, e de alto risco... suas dimensões eram respeitáveis, chamando a atenção do mundo para o que o Brasil estava fazendo: um veículo lançador próprio, capaz de colocar satelites em orbita.
Finalmente, iriamos cumprir tudo aquilo que foi prometido nas décadas de 70 e 80 quando foi criada a missão espacial brasileira - “Projetar, contruir e lançar foguetes, colocando em órbita satelites brasileiros no espaço, a partir de um centro de lançamento próprio, e tudo com tecnologia nacional”.
Foi um salto de grande ousadia ir do sonda IV para um veículo deste porte, havendo ainda a necessidade de qualificar e capacitar pessoal com tecnologias que ainda não dominávamos, criar a infraestrutura necessária, investir na segurança do projeto para evitar acidentes, etc. Construir foguetes não é fácil, sendo por esse motivo uma tarefa relegada somente aos grandes. Falhas, retrocessos, e acidentes fazem parte do jogo... assim como a perceverança e o sucesso.
O foguete poderia colocar até 380 kg a uma orbita de 750 km.. Esse era o VLS – Veiculo Lançador de Satélites, Um foguete de 4 estagios, com 19,4 metros de altura por 1 metro de diametro; sua massa total era de 50 toneladas, e fazia uso de três diferentes tipos de motores.
O primeiro estágio contava com 4 propulsores laterais, usando o motor S-43 à combustivel sólido, capaz de impor 303kN cada motor, ou 1.212kN de empuxo na decolagem.
O segundo estágio central, utilizava o mesmo motor e propelente, e empregaga 320,6kN de empuxo.
O terceiro estágio utilizava o motor S-40 do sonda IV, movido à combustivel solido e com capacidade de empregar 208,39kN de empuxo.
E o quarto estágio final, utilizava o motor S-44, a combustivel sólido, empregando apenas 33,24kN de força, o suficiente para colocar em órbita um satélite.
Realmente, esse foi um foguete impressionante para a época, e mais impressionante ainda foi como a agencia espacial brasileira conseguiu construir algo assim com um orçamento tão limitado.
O VLS foi projetado para ser a estrela e o carro chefe do programa espacial brasileiro.
De um modo mais simplificado, o voo do VLS prossedia da seguinte maneira: os 4 propulsores do primeiro estágio, tiram o foguete do solo, pouco antes do combustivel acabar, o propulsor do seguinte é acionado, e o primeiro estágio cai no mar.. o processo é repetido a cada tanque que se esgota, até que o foguete chegue a órbita deseja, entãso libera as coifas de proteção onde encontra-se o satélite, em seguida, um ultimo motor ajeita o satelite até a posição final, para que ele entre em orbita.
Então o que aconteceu com o VLS...? Se era tudo isso, onde ele está hoje? Bom, tivemos dois testes de lançamento, e como é absolutamento normal, houveram falhas, mas estava nitidamente evoluindo....
Os testes do VLS foram feitos do Centro de Lancamento de Alcântara CLA, base desenvolvida para lançamentos de foguetes de maior porte.
No primeiro teste ocorrido no em 3 de novembro de 1997, o VLS1 V1 é lançado da base de Alcantara, já transportando um satélite de coleta de dados.
Contudo, durante os primeiros segundos de voo, devido a uma falha na ignição em um dos propulsores do 1º estágio, causou um movimento lateral do foguete, e mesmo com o ajuste das tubeiras moveis em funcionamento, não foi o suficiente para ajustar sua rota, cada vez mais inclinada. Houve a necessidade de acionar em solo o comando de autodestruição, 65 segundos após o seu lançamento.
Mas em retrospécto, este foi só o primeiro teste do protótipo! Muitos dados foram coletados, muito se aprendeu com esta falha, e dois anos depois veio a nova oportunidade...
No segundo teste, ocorrido em 12 de dezembro de 1999, é lançado o segundo protótipo do foguete VLS1, levando a bordo um satélite cientifico desenvolvido pelo INPE, o SACI-2. Após um lançamento nominal e perfeito, o VLS1- V2, propelido pelo motor S-43, subiu corretamente em sua trajetória especificada... tudo dentro da normalidade... Porém, pouco mais de 3 minutos e 30 segundo após seu lançamento, uma falha durante o acionamento do segundo estágio ocasionou a sua explosão, havendo a necessidade de autodestruição por telecomando.
A investigação indicou que um erro durante a separação do 1º estagio, danificou o segundo estagio, que acabou explodindo devido a penetração de chamas no propulsor do segundo estagio..
Observa-se contudo até aqui uma nítida evolução! Uma vez que se tratavam de protótipos de testes, falhas são esperadas, sendo os dados coletados destas falhas importantes para o estudado, entendimento e resolução dos problemas enfrentados no projeto, visando ir mais longe no próximo prototipo; ou seja: o método Spacex! Mesmo embora a Spacex faça o mesmo porém em uma cadência insana propiciada pelos avanços tecnológicos (e econômicos) atuais.
Em 22/08/2003, três dias antes daquela que seria a terceira tentativa de voo, o VLS1 prototipo V3 aguardava lançamento na Torre Móvel de Integração (TMI), em Alcantara. A missão deveria levar dois satelites de tecnologia nacionais a 750 km de altitude. Tudo dentro da normalidade, as equipes do DCTA Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial faziam os ajustes finais no protótipo, quando, inesperadamente, o VLS, já contendo propelentes, sofreu uma ignição prematura no segundo motor do primeiro estágio, causando o maior acidente do genero da historia do país e, infelizmente, matando 21 pessoas - entre elas técnicos, engenheiros e cientistas dos quais trabalhavam no local.
Após a iginição, a reação em cadeia rapidamente incendiou tudo..., e uma vez que a maior parte do combustível sólido do VLS encontrava-se justamente nos propulsores do primeiro estágio do foguete, onde ocorreu o acionamento, houve um aumento excessivo da temperatura que acabou po acionar os demais estagios.
Houve perplexidade total e muita confusão... e o país parou! O assunto foi manchete nos principais jornais do mundo! E até hoje, quando se fala do acidente do VLS em Alcantara, a palavra “sabotagem”, está erroneamente, em quase todos os lugares.
A explosão acabou com anos de pesquisa, tecnologia e conhecimento, estagnando completamente o programa espacial brasileiro e a evolução do projeto VLS.
A causa apontada pelo relatório final de investigação do acidente¹, concluído pelo Comando da Aeronáutica em fevereiro de 2004, apontou que houve um acionamento intempestivo provocado por uma pequena peça que acionava o motor.
A comissão de investigação descartou a possibilidade de sabotagem, falha humana ou de interferência meteorológica, mas apontou falhas latentes no projeto VLS além de baixas condições de segurança.
Numa entrevista concedida ao canal Homem do Espaço², Jose Bezerra Pessoa Filho, engenheiro mecanico que trabalhou no projeto do VLS desde 1987, relatou à Junior Miranda e Ned Oliveira as suas impressões do acidente, link abaixo.
Neste mesmo relatório mostra-se que houve uma queda acentuada nos investimentos efetivos no programa VLS - algo que também observado por Jose Bezerra.
Do ponto de vista tecnico o VLS era o que tinha de melhor no país na década em que ele foi concebido. A decisão de se usar propelentes sólidos no foguete vem desde o desenvolvimento bem sucedido dos foguetes da familia Sonda. Sabe-se que foguetes a propelente liquidos são carregados apenas momentos antes do lançamento, e não dias antes , e propelentes solidos uma vez acionado, não tem como serem pararados.
Mas faltou muito pouco, e se tudo tivesse dado certo, hoje estaríamos vendo lançamentos bem sucedidos de um foguete totalmente brasileiro, o VLS; hoje temos porém de honrar aqueles que deram suas vidas para este sonho, porque diante de todas as dificuldades e o baixo incentido do governo eles estavam lá, porque tinham paixão de construir um foguete no Brasil, de por o conhecimento em prática, de fazer acontecer e ver o sonho se realizando; o VLS era como se fosse o bebê deles e estava finalmente nascendo... nós sabotamos a nós mesmos com uma verba ridicicula que foi destinada ao programa justamente no momento mais cruscial: os testes com protótipos.
O fato é que desde o acidente, ficou tudo estagnado, não havia pessoas capacidadas o suficiente para assumir o programa de imediado; o governo tambem não se importou em qualificar e criar novas equipes, não destinou verbas o bastante para o projeto e a reconstrução da base, fazendo então com que o desenvolvimento do VLS viesse a ser quase completamente estagnado, se arrastando por decatas, até que em 2016 decidiu-se optar pelo descontinuamento do projeto.
Não obstante tamanha tragédia, o espírito brasileiro não calou-se e, nos anos que se seguiram, uma parceria com os alemães possibilitou uma nova série de projetos que deram origem ao novo foguete, o VLM.
Após o trágico acidente, o programa espacial brasileiro mudou o rumo, dando vazão a um objetivo mais prático: entrar logo no competitivo mercado mundial de veículos laçadores de satélites e também, é claro, garantir a independencia do Brasil no laçamento de seus próprios satélites.
E em 2003, foi decidido pegar um tipo de atalho na construçao de foguetes, fazendo uma parceria desastrosa com a Ucrânia para o desenvolvimento do Cyclone 4, um foguete de 3 estagios, com 40 metros de altura por 3 de diametro, e massa total de 193 toneladas. Seu motor era o RD261 com capadidade de empregar 2.643kN de empuxo no primeiro estágio, podendo colocar até 5,5 toneladas na órbita baixa da Terra (LEO).
Mas fatores como atrasos excessivos no desenvolvimento, gastos além do esperado (500 milhoes), transferência de tecnologia impedida pelos EUA (pois muito deste foguete contêm tecnologia americana), fizeram com que o Brasil viesse a solivitar o fim da parceria, algo no período veementemente constestado pela Ucrania.
Cyclone 4, apesar de interessante, já era considerado ultrapassado desde a contratação do projeto, sendo além disso utilizada uma tecnologia de combustivel antiga e altamento toxica.
Baseados nos motores que estavam sendo desenvolvidos para compor os estagios do VLS, foram criados os foguetes da família VS. A cada novo motor que o Brasil desenvolvia, eram criados foguetes especificos para testá-los em ambiente real, nascendo então o VS-30, composto do 1º estágio do sonda III, e o VS-40, compostos do ultimos dois estágios do VLS.
Nos anos 90 a Alemanha procurou o Brasil para lançar foguetes de sondagem, tendo esse sugerido o VS-30, um foguete de 1 estágio seguro e confiável que, dado seu sucesso impressionante, possibilitou uma parceria entre o Instituto de Aeronautica e Espaço (IAE) e a Agencia Espacial Alemã (DLR), firmada em 2001, permitindo o desenvolvimento de um modelo aprimorado do VS-30, com 2 estágios e maior capacidade, o VSB-30, de forma a incrementar sua performance para emprego no Programa Europeu de Microgravidade.
De Projeto a Produto, o VSB-30 mostrou-se um exemplo de sucesso. Por conta disso, o interesse do DLR Alemão permaneceu ativo até hoje quanto à aquisição deste foguete, dado que eles se destacam em termos de desempenho e qualidade de voo quando comparado aos concorrentes similares existentes mundo a fora. E essa parceria com os Alemães acabou dando frutos...
No ambito da parceria Brasil-Alemanha, a Agência Espacial Brasileira (AEB) e o DLR assinaram uma carta de intenções para o desenvolvimento de um motor mais potente e de baixo custo, o S50, que dará vida ao foguete suborbital VS-50, já visando qualificar o motor para o desenvolvimento de um veículo orbitador de maior envergadura e que seria uma alternativa mais simples ao antigo VLS. Estou falando do VLM, Veículo Lançador de Microssatélites.
O VLM, um foguete de 3 estágios, terá 19,6 metros de altura, por quase 1,5 de diametro e massa total de 28 toneladas, com apacidade de colocar em orbirta uma carga de até 200kg.
O VLM é otimizado para o lançamento de pequenos satélites e seu desenvolvimento é orientado para o baixo custo de produção, contando desde o início com o envolvimento de empresas privadas. Além dos satélites previstos nos programas espaciais Brasileiro e Alemão, tem-se a expectativa de que o veículo obtenha inserção no mercado internacional de lançamentos de pequenos satélites.
Em 2014, quando o projeto passou da fase da pesquisa para a fase de desenvolvimento propriamente dita, foram alocadas as tarefas de desenvolvimento e qualificação dos subsistemas para cada participante, ficando o Brasil responsável pelos sistemas propulsivos S50 e S44, pelo sistema de navegação reserva, pela infraestrutura para o lançamento e segurança de voo, e pela gestão da documentação dos projetos. O desenvolvimento e qualificação dos demais sistemas dos veículos VS-50 e VLM-1 é de responsabilidade do DLR.
Nota-se porém a problemática principal: o projeto do VLM, embora fantástico desde sua concepção, devido a parceria mencionada terá sua parte mais tecnológica desenvolvida pelos engenheiros alemães, sendo esta alta tecnologia posteiormente não transferida para o Brasil (não devido aos Alemães, mas sim aos EUA, do quais não querem que o Brasil tenha a capacidade de ter um foguete orbitador - A Alemanha faz parte da OTAN, e tendo de respeitar os tratados impostos).
E você que saber mais sobre o programa espacial brasileiro, eu tenho uma sugestão magnifica, acabou de sair um livro top sobre o tema, muito atual e de autoria do professor Rui Botelho, o qual trabalhou por anos na Agencia Espacial Brasileira, ou seja, ele tem uma visão muito mais abrangente e aborda muito coisa em seu livro "Agência Espacial Brasileira: Um diagnóstico de gestão"³. Spoiler: vale a pena! Vamos apoiar o professor, link abaixo
Para finalizar, como sempre, mantenham-se informados, mas sejam críticos em relação ao espaço.
Até a próxima!
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