Conheça Orion, a espaçonave que levará o homem de volta â Lua, a um asteroide e à Marte

Orion (Orion Multi-Purpose Crew Vehicle (MPCV)) é uma nave espacial desenvolvida pela NASA para exploração humana do espaço profundo, construída para transportar astronautas à Lua, a Marte e mesmo a asteroides.

A espaçonave é baseada no antigo Orion Crew Exploration Vehicle, do cancelado Programa Constellation. Dividida em duas partes, o módulo de comando foi construído pela Lockheed Martin e o módulo de serviço, fornecido pela ESA, pela Airbus Defence and Space.

O primeiro teste não-tripulado da Orion aconteceria hoje, dia 04 de dezembro, porém, devido à más condições climáticas, o lançamento da espaçonave foi adiado para esta sexta feira, dia 05 de dezembro de 2014. A primeira expedição humana de retorno à Lua deverá ser realizada após 2020.5

Se o voo de testes for bem sucedido, será uma excelente notícia para a Nasa, que ficou sem recursos para enviar seus próprios astronautas à órbita da Terra desde que aposentou, em 2011, sua frota de ônibus espaciais, agora peças de museu. Atualmente, os astronautas americanos dependem das naves russas Soyuz para ir e voltar da ISS.

A primeira missão da nave Órion será uma viagem não-tripulada à Lua, em 2017. [Imagem: NASA]

Como funcionará a ORION?

A nova nave espacial da NASA, a Orion Crew Exploration Vehicle, consistirá em duas naves:

• o Crew Exploration Vehicle, ou CEV (Veículo de Exploração  Tripulado) vai transportar de quatro a seis astronautas;
• o Cargo Launch Vehicle, ou CLV (Veículo de Lançamento de Carga) vai transportar carga útil e astronautas, quando necessário.

A Orion terá tecnologias usadas na Apollo e em outros programas de lançamentos espaciais. Será também mais segura e versátil para explorações de longa duração no espaço.

Neste artigo, analisaremos o conceito e a tecnologia do Orion e aprenderemos como isso poderá nos ajudar em explorações na Lua e outras locações.

Fundamentos do CEV 

A NASA selecionou a empresa Lockheed Martin para planejar e construir a Orion. Sistemas importantes como potência, navegação, recursos salva vidas, comunicação e computadores terão versões mais avançadas do que as da Apollo e do ônibus espacial.

O CEV terá três partes básicas:

1. A cápsula para abrigar a tripulação;
2. Um módulo de serviço para abrigar o principal sistema de propulsão, sistemas de força e controles de posionamento, que se referem a como a espaçonave se orienta no espaço: direção x, y e z, inclinação, rotação e coordenadas de mudança de direção. A Apollo usou quatro unidades de impulso montados no módulo de serviço para essa tarefa. Os ônibus espaciais usam controladores de reação propulsora localizados no proa e na popa;
3. Um foguete auxiliar para colocar o veículo de exploração tripulado na órbita da Terra.Haverá um módulo especial para realizar missões em solo lunar.

A cápsula terá formato cônico como o módulo de comando da Apollo, que é mais aerodinâmico do que o do ônibus espacial. Ao invés de reentrar na atmosfera da Terra a 8 km/s (como o ônibus) o CEV fará a reentrada na atmosfera com uma velocidade mais alta, usada para viagens lunares, de 11 km/s.

Além do formato, a cápsula da tripulação do CEV tem uma série de outras coisas em comum com a Apollo, mas também algumas diferenças:

• um diâmetro maior (5 m ao invés de 1,20 m), que abrigará mais tripulantes e carga;
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• o escudo que fica atrás do protetor térmico será ablativo, isto é, será vaporizado. A Apollo usou um escudo com múltiplas camadas contra o aquecimento, feito de alumínio e resina epóxi, que se vaporizou e foi consumido pelo calor da reentrada. Esse escudo foi projetado para ser usado apenas uma vez, bem como o restante do módulo de comando. O ônibus usa placas cerâmicas térmicas, cobertores térmicos e resina de carbono reforçada para absorver o calor. No entanto, esse conceito já se mostrou mais difícil na prática do que o previsto em seu projeto teórico. O escudo de calor do CEV poderá ser substituído até 10 vezes, fazendo o design do veículo durar;
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• os air bags do CEV possibilitarão resgates tanto em aterrissagens na terra quanto no mar. Todos os resgates da Apollo foram feitos com aterrissagem no mar;
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• a posição do CEV, acima do lançador auxiliar, o coloca fora do caminho de detritos que possam cair, como pedaços de espuma ou gelo;
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• uma torre de fuga, um pequeno foguete que desprende do módulo de comando em uma eventual falha no lançamento, é uma das características originais do CEV. Esse mecanismo é mais seguro do que os procedimentos de abortagem usados no ônibus espacial.
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O módulo de serviço do CEV também será cilíndrico, cobrindo e protegendo o escudo térmico da cápsula  durante o vôo, dando-lhe potência, propulsão e controle de posicionamento.  O módulo de serviço será jogado ao mar antes da reentrada.

Algumas características do módulo de serviço:

• um motor de propulsão, que vai usar combustível um pouco mais eficiente, de metano/oxigênio, ao invés da mistura hipergólica da Apollo (tetróxido de hidrazina/nitrogênio). O combustível de metano/oxigênio tem um maior impulso específico do que o tetróxido de hidrazina/nitrogênio, o que significa um tempo maior de queima da mesma massa do propulsor e velocidades maiores. No futuro, poderá ser possível fazer combustível de metano na lua e em Marte, para abastecer esse tipo de veículo.
• uma capacidade maior de combustível para fazer diferentes órbitas lunares e desembarques em locais adequados;
• painéis solares para gerar eletricidade para complementar a energia das células de combustível;
• conduítes que contêm misturas de amônia líquida ou água/glicol, transferindo calor a radiadores, a fim de liberá-lo no espaço. No espaço exterior, a diferença entre a temperatura no sol e na sombra é de mais ou menos 200º C. Esse aquecimento desigual provoca estresse térmico nos metais da estrutura da espaçonave. Para contornar esse efeito, a espaçonave Apollo fez uma rotação em seu eixo quando foi à Lua, permitindo que a radiação solar esquentasse a nave de modo uniforme. A CEV provavelmente fará o mesmo.

Controles de posicionamento com propulsores semelhantes aos da Apollo

A Apollo precisou de um foguete de lançamento grande, o Saturno V, para levar a tripulação e a carga. Os motores principais do ônibus espacial precisavam produzir grande quantidade de propulsão para o veículo pelas mesmas razões. O foguete de lançamento do CEV vai levar apenas a tripulação e não cargas pesadas. Por esse motivo, ele pode ser menor que o da Apollo e do ônibus espacial.

O primeiro estágio do foguete de lançamento do CEV será um foguete de propulsão sólida (SRB) chamado Ares I, semelhante ao do ônibus espacial. O segundo estágio consistirá em um único motor de ônibus espacial, abastecido com hidrogênio líquido e tanques de oxigênio. Nenhum estágio será resgatado ou usado novamente. Os foguetes SRBs do ônibus são ambos recuperados e reutilizados.

A exploração tripulada do espaço requer colocar tanto astronautas como carga útil em órbita. Veículos antigos levavam pessoas e carga útil em um mesmo foguete, mas o conceito do CEV é separar essas duas funções. O CEV levará pesadas cargas úteis, como veículos de desembarque na lua, estágios de transferência lunar e componentes das estações lunar e espacial. Se necessário, o CLV pode também ser preparado para levar pessoas.

O CLV terá dois estágios:

•  o primeiro estágio, denominado Ares V, terá cinco motores principais, abastecidos com hidrogênio e oxigênio líquidos;
• o segundo terá um motor de propulsão principal do ônibus espacial ou um motor da Apollo J-2, também abastecido com hidrogênio e oxigênio líquidos. 

Fonte: NASA, HWF