Motores dos ônibus espaciais recebem inovações

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/11/2002

Eles podem levantar 170.000 quilos de peso e ultrapassar um projétil de arma de fogo. Seu combustível é mais frio do que o espaço interestelar, mas seu escapamento é mais quente do que uma pequena estrela. Três deles trabalhando juntos liberam mais energia do que uma grande hidrelétrica.

Esta é uma pequena apresentação dos motores principais dos ônibus espaciais (SSME: "Space Shuttle's Main Engines").

"Os SSME são os motores de maior desempenho que existem." disse Everett Runkle, engenheiro da NASA. Eles têm um impulso específico (uma medida da eficiência do combustível) de 450 segundos - mais alto do que qualquer outro foguete químico. "Se quiséssemos uma combinação melhor de potência e economia de combustível, deveríamos passar para propulsão nuclear." completou o engenheiro.

Ainda mais incrível, no entanto, é a sua flexibilidade.

A maioria dos motores de foguete até hoje utilizados repousa para sempre no fundo do oceano ou está despedaçado em áreas remotas do globo. "A maioria dos motores de foguetes são construídos para voar apenas uma vez." explica Runkle. "Eles despacham sua carga para o espaço e caem novamente sobre a Terra." Um foguete da série Apolo é um bom exemplo. "Quando nós lançamos os foguetes Saturno V durante o programa Apolo, os dois primeiros estágios do foguete eram descartados durante a subida. Eles acabavam no Oceano Pacífico. Um terceiro estágio, o S-IVB, ou caía sobre a Lua ou entrava em órbita ao redor do Sol."

Os motores dos ônibus espaciais, ao contrário, não são descartáveis. Eles são trazidos de volta intactos após cada viagem. A maioria dos motores já voou mais de 20 vezes, mas são projetados para 100 missões.

Para aprimorar ainda mais sua tecnologia, a NASA fez um verdadeiro show na última semana, quando efetuou testes com uma nova versão do SSME. O campo de testes encheu-se de entusiastas e os poucos segundos de um som atordoante e muita fumaça foram transmitidos ao vivo pela TV.

Embora estes motores sejam a nata dos foguetes químicos, os engenheiros da NASA estão trabalhando constantemente para melhorá-los. Segundo Runkle, "Nós começamos há 20 anos atrás com um modelo T, hoje já temos um V-8."

As inovações mais recentes incluem uma câmara de combustão com uma "garganta" mais larga. A garganta é por onde o LH₂ e o LO₂ entram na câmara para a queima. A nova garganta é cerca de 10 por cento mais larga do que a anterior, uma mudança que reduz a temperatura e a pressão, resultando em maior durabilidade e resistência para o motor.

As bombas de combustível também foram melhoradas. Cada motor tem duas turbo-bombas que fornecem 440 quilogramas de oxigênio líquido por segundo e até 73 quilogramas de hidrogênio líquido por segundo para a câmara de combustão. Estas bombas são tão eficientes que seriam capazes de lançar um jato de hidrogênio líquido a 64 quilômetros de altura.

As bombas de combustível originais eram montadas utilizando soldas. Após cada vôo elas eram removidas e as soldas cuidadosamente inspecionadas. Os engenheiros projetaram novas bombas que são fundidas por inteiro a partir de materiais resistentes à pressão e ao calor. "Poucas soldas e materiais rígidos significam que poderemos efetuar mais missões sem a substituição de componentes", disse Runkle.

Estes e outros melhoramentos exigem testes contínuos. Na verdade, os motores são testados pelo menos uma vez por semana. Estes testes são geralmente fechados. O teste da última semana foi uma exceção e serviu para dar aos sortudos espectadores selecionados uma sensação impressionante. Segundo um deles "O chão vibra, o ar balança e a gente sente até os ossos tremerem. É uma experiência incrível."

Como os SSME funcionam?
O funcionamento lembra um pouco o funcionamento do motor de um carro. Nestes motores, o combustível vaporizado é injetado na câmara de combustão de cada cilindro. Uma vela produz uma faísca que faz com que a mistura exploda. A explosão move o pistão, que produz a força que move o carro.

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Segundo Runkle, "o ônibus espacial utiliza um tipo diferente de combustível: hidrogênio líquido (LH₂) e oxigênio líquido (LO₂). Os dois são lançados como um fino spray dentro da câmera de combustão, onde uma vela high-tech inicia a queima. É um fogo contínuo alimentado por jatos de LH₂ e LO₂".

A temperatura na câmara de combustão pode alcançar 6.000º F, o mesmo que a superfície de uma estrela da classe M. É irônico considerar que a temperatura do hidrogênio (-253º C) é mais frio do que o gás que preenche o espaço interestelar. O oxigênio líquido também é frio, mas os seus -183º C são bem quentinhos perto do hidrogênio.

Gases quentes saem dos bocais do motor e provêem o empuxo para levantar o ônibus espacial. A descarga contém principalmente vapor d'água, que forma nuvens que cobrem o ônibus durante o lançamento. "Nossos motores são limpos", afirma Runkle. "Eles não poluem o meio-ambiente."

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