Foguetes destruídos por ondas sonoras: desvendado o mistério

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/04/2008

Momento exato em que o simulador de foguete explode. Fenômeno é causado por ondas sonoras descontroladas.
[Imagem: Gatech]

Um fenômeno estranho e incontrolável vem desafiando engenheiros aeroespaciais desde o início do século passado. Ondas sonoras originam-se subitamente no interior do motor de um foguete, podendo destruí-lo a qualquer momento durante o vôo, sem qualquer aviso.

Inúmeros foguetes norte-americanos e russos foram destruídos subitamente por esse fenômeno, que escapava ao entendimento dos cientistas porque era virtualmente impossível replicá-lo em laboratório.

Filmando ondas sonoras

Agora, engenheiros desenvolveram uma nova técnica de imageamento de altíssima velocidade que foi capaz, pela primeira vez, de documentar o surgimento das ondas sonoras no interior de um foguete movido a combustível líquido, e acompanhar seu movimento até a destruição do foguete.

A técnica demonstrou que o fenômeno se manifesta na forma de ondas acústicas que giram de forma parecida com um redemoinho e ganham um enorme poder destrutivo à medida que se movimentam ao longo da câmara de combustão do foguete.

Simulador de foguete

Em todos os estudos anteriores, assim que as ondas de choque surgiam os cientistas eram obrigados a desligar o motor para evitar que ele explodisse.

A solução para o problema foi sugerida pelo físico ucraniano Oleksandr Bibik, em colaboração com a equipe do Dr. Ben Zinn, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos Estados Unidos.

Primeiro eles construíram um motor de foguete de baixa pressão, para servir como um simulador realístico dos motores dos grandes foguetes. A seguir, uma câmera de alta velocidade, acoplada a uma série de sondas de fibras ópticas, permitiu que os cientistas filmassem tudo o que acontecia no simulador, até a sua destruição.

Como ondas sonoras destroem foguetes

A análise das imagens mostrou aos cientistas as condições exatas durante o processo de combustão que causam o surgimento das ondas acústicas destrutivas, assim como sugeriu formas pelas quais elas podem ser controladas e neutralizadas.

Para capturar as imagens, os pesquisadores utilizaram um sistema de filtros acoplados à câmera que permitem que apenas comprimentos de ondas específicos atinjam as lentes e sejam registrados. Essa tática simples e bem conhecida dos fotógrafos elimina toda a interferência de luz indesejada, resultando em um filme que mostra apenas as ondas sonoras se movimentando no interior do motor do foguete.

A análise demonstrou que as ondas sonoras tornam-se capazes de destruir os foguetes quando elas atingem uma rotação de 5.000 revoluções por minutos, gerando uma instabilidade na câmara de combustão. O próximo passo da pesquisa será testar designs na câmara que impeçam que essas ondas sonoras se movimentem e ganhem energia.