NASA desenvolve as tecnologias de vôo do século XXI
Testes em terra e em vôo, que tiverem sucesso nos X-43A e X-43C, irão determinar o tipo de motorização do X-43B, se feita por foguete ou por motores de ciclo combinado.
[Imagem: Media Fusion, Inc./NASA]
Imagine decolar de um aeroporto qualquer e aterrissar em qualquer outro lugar do mundo em menos de duas horas. Ou fazer uma rápida visita à Estação Espacial Internacional, fazer um experimento científico e voltar para casa no fim da tarde.
Parece ficção? Bom, não deveria. Basta dar uma olhada nas pesquisas feitas pela NASA, que apontam para uma realidade como esta dentro de meros vinte anos.
Esta situação que se avizinha representará possibilidades ilimitadas para viagens internacionais, comerciais, de lazer e de acesso ao espaço.
Vôo hipersônico
Um dos experimentos mais promissores rumo a essa nova realidade é a série de aviões experimentais Hyper-X. Os protótipos, construídos com o objetivo de demonstrar as tecnologias já desenvolvidas e prontamente disponíveis, deverão estar voando ao final desta década.
Eles representarão a criação de uma nova classe de veículos que deverão voar rotineiramente a 30.000 metros de altitude e alcançar velocidades de cruzeiro acima de Mach 5, ou 6.000 quilômetros por hora.
Este é o ponto no qual o vôo supersônico se transforma em vôo hipersônico. Mas também poderá ser o ponto a partir do qual o transporte aéreo tradicional se tornará tão arcaico quanto hoje o é o transporte por carroças.
Tecnologias de vôo para o século XXI
Revolucionar a forma como podemos ter acesso ao espaço é o principal objetivo da Hypersonics Investment Area (HIA), uma série de laboratórios e oficinas geridas pela NASA dentro do Programa de Transporte Espacial Avançado. O HIA está localizado dentro do Centro de Vôo Espacial Marshall, em Huntsville, Alabama (Estados Unidos).
A HIA, que inclui parceiros privados tanto da indústria quanto das universidades e institutos de pesquisa, irá conduzir todo o trabalho relativo à nova geração de veículos de lançamento reutilizáveis e de acesso avançado ao espaço.
Nos próximos 20 anos, os Estados Unidos irão desenvolver e testar uma série de novos equipamentos de lançamento. Os protótipos - a série Hyper-X - serão alimentados por foguetes que utilizam o ar atmosférico, turbinas ou ram/scramjets.
Motores que utilizam o ar atmosférico para vôos hipersônicos são chamados de motores de ciclo combinado, porque eles utilizam uma série gradual de sistema de propulsão para atingir uma velocidade ótima de vôo, ou mesmo para deixar a atmosfera.
Motores de ciclo combinado ganham em eficiência em relação aos foguetes convencionais ao retirar o oxigênio que necessitam para funcionar diretamente da atmosfera, não necessitando carregá-lo em tanques. Estes sistemas retiram o oxigênio da atmosfera durante o vôo, um arranjo que aumenta a eficiência de 5 a 10 vezes sobre os motores químicos dos foguetes.
Uma vez que um veículo hipersônico acelerou para velocidades duas vezes acima da velocidade do som, a turbina ou os foguetes, são desligados, e o motor passa a funcionar com base unicamente no oxigênio do ar para queimar seu combustível. Quando o veículo tiver acelerado a 10 a 15 vezes a velocidade do som, o motor volta a funcionar como um foguete convencional para colocar a nave em órbita ou para conservá-la em vôo suborbital.
Apesar da radical mudança de paradigma que representa para vôos orbitais e suborbitais, o conceito de vôo hipersônico não é algo novo. O programa hipersônico da NASA se baseia em pesquisas feitas desde os anos 1950.
Mas os esforços agora carreados, utilizando recursos tecnológicos e capacidades de fabricação inexistentes há 50 anos atrás, buscam produzir resultados práticos antes da metade do século: uma frota de veículos hipersônicos comerciais e oficiais, viajando entre dúzias ou mesmo centenas de espaçoportos ao redor do mundo. E acima dele.
O X-43C, equipado com um motor scramjet desenvolvido pela força aérea americana, está em desenvolvimento. Espera-se que ele atinja velocidades entre Mach 5 e Mach 7.
A série Hyper-X
A série de protótipos de demonstração de vôo hipersônico da NASA inclui três veículos de ciclo combinado: o X-43A, X-43B e X-43C.
O X-43A, um avião de pesquisas não tripulado, montado sobre um foguete Pegasus modificado, foi o primeiro a voar, em Junho de 2001. Durante o vôo, um incidente forçou o controle a abortar a missão. A NASA planejou três vôos do X-43A. Dois protótipos já construídos estão sendo preparados para voar no Centro de Pesquisas de Vôo Dryden, em Edwards, Califórnia. Alimentado a hidrogênio, o X-43A deverá atingir Mach 7, podendo chegar até a Mach 10, velocidades de 8.000 km/h e 12.000 km/h, respectivamente.
O X-43C, equipado com um motor scramjet desenvolvido pela força aérea americana, está em desenvolvimento. Espera-se que ele atinja velocidades entre Mach 5 e Mach 7. Ele deverá voar em 2008.
O maior dos veículos de teste da série Hyper-X, poderá ser desenvolvido e voar ainda nesta década. Testes em terra e em vôo, que tiverem sucesso nos X-43A e X-43C, irão determinar o tipo de motorização do X-43B, se feita por foguete ou por motores de ciclo combinado.
Novas gerações de soluções de vôo
A NASA tenciona gastar cerca de US$700 milhões em pesquisa e desenvolvimento de vôos hipersônicos nos próximos 5 anos, de acordo com Steve Cook, gerente do Programa de Transporte Espacial Avançado. Cook espera que o volume de investimentos alcance resultados sem precedentes, abrindo novos mercados para a indústria, permitindo a exploração robotizada e humana do Sistema Solar, além de melhorar a segurança nacional americana.
"Testes conduzidos nos últimos quatro anos provam que a propulsão que utiliza o ar atmosférico é a tecnologia mais promissora que conhecemos para que a NASA atinja seus objetivos de transporte espacial de terceira geração.", disse Cook.
Estes objetivos, focados em acesso ao espaço radicalmente mais seguro, mais confiável e mais barato, permeam não apenas o programa de tecnologia hipersônica, mas todos os programas de transportes espaciais e sistemas de propulsão.
O "Space Launch Initiative", coordenado pelo Centro Marshall, está trabalhando no desenvolvimento de tecnologia para um veículo de segunda geração para substituir os ônibus espaciais por volta de 2012. A nova frota de veículos deverá também ser mais segura, mais barata e mais eficiente. A terceira geração deverá surgir por volta de 2025, consistindo em veículos de lançamento reutilizáveis e respectivas tecnologias de vôo e transporte, que irão permitir maiores reduções nos custos por unidade de carga transportada, e maior incremento na segurança e na confiabilidade.