Por que os foguetes decolam na vertical?

Muito provavelmente, você já deve ter assistido ao lançamento de algum foguete pela TV ou Internet. Da mesma forma, você também já pode ter percebido que os foguetes decolam na vertical. Mas, a pergunta que fica é: se um ônibus espacial pode pousar como um avião, por que ele não pode decolar como um, em vez de decolar totalmente na vertical?

De fato, como a principal função do mecanismo de lançamento parece ser simplesmente colocar os foguetes no ar, por que eles não podem ser acelerados em uma pista e depois decolar, como um avião faz? Não seria uma opção mais viável livrar-se dessa enorme plataforma de lançamento e usar uma pista de decolagem comum?

Para responder a essa pergunta, primeiro precisamos entender algumas coisas associadas ao lançamento de um foguete. Basicamente, o principal objetivo de um foguete (digamos, um ônibus espacial) após seu lançamento é “fazê-lo entrar em órbita”. Em resumo, isso significa que o foguete precisa atingir um caminho específico, como veremos ao longo desse artigo.

Por que os foguetes precisam entrar em órbita?

Basicamente, a órbita terrestre é um caminho circular ao redor do nosso planeta, onde os foguetes atingem um equilíbrio entre sua própria velocidade (com a qual giram em torno da Terra) e a força gravitacional terrestre. Quando um foguete atinge a órbita, a força gravitacional é alta o suficiente para mantê-lo “travado” em um caminho circular ao redor do planeta, mas baixa o suficiente para que o foguete não precise gastar muito combustível para não cair novamente na Terra.

Em outras palavras, um foguete precisa atingir uma velocidade alta o suficiente para levar os viajantes a uma altura capaz de se libertar da forte força gravitacional da Terra. Em geral, essa velocidade é conhecida como “velocidade de escape“. Para a Terra, o valor da velocidade de escape é de 11,2 quilômetros por segundo. Na prática, isso significa que você precisa acelerar um foguete a 11,2 quilômetros por segundo para contornar a órbita. Mas, como é possível obter uma velocidade tão grande?

Pois bem, o impulso necessário para o lançamento de um ônibus espacial é fornecido por dois impulsionadores sólidos e três motores, todos eles operando durante a decolagem. De acordo com a NASA, o impulso fornecido pelos dois impulsionadores sólidos é de 6,6 milhões de libras. Já os três motores do ônibus espacial fornecem quase 1,2 milhão de libras. Em suma, você não precisa ficar preso aos números, mas simplesmente entender a força de impulso envolvida nisso é brutal!

Apenas um impulso tão forte assim pode lançar um ônibus espacial no ar com uma velocidade incrivelmente alta. Ainda assim, a subida vertical é relativamente lenta nos estágios iniciais. No geral, leva 8 segundos para o foguete atingir uma velocidade de 161 km/h. Porém, como o combustível é consumido rapidamente, o ônibus sobe a um ritmo vertiginoso e, no final do primeiro minuto de voo, atinge uma velocidade impressionante de 1609 km/h!

Então, por que os foguetes não decolam como os aviões?

Agora que você já sabe o básico sobre a velocidade de escape e a importância de entrar em órbita muito rápido, é muito simples entender por que os foguetes não decolam de uma pista como os aviões. Existem algumas razões por trás disso, principalmente o fato de que, como os foguetes precisam sair da atmosfera o mais rápido possível, uma velocidade muito alta é indispensável.

De fato, essa é a razão principal pela qual os lançamentos de ônibus espaciais usam grandes tanques externos de hidrogênio e impulsionadores de combustível. Com eles, os foguetes podem atingir uma grande velocidade em questão de segundos, como você pode ver no vídeo abaixo:

Obviamente, você também pode escapar da atmosfera em uma velocidade mais baixa e levar mais tempo durante sua subida vertical. No entanto, isso exigiria muito mais combustível (uma quantidade absurdamente alta, para ser mais preciso). No fim, esse método de lançamento seria altamente inviável, tanto tecnicamente como na questão financeira.

As armadilhas em potencial desse tipo de lançamento

Segundo informações da própria NASA, o custo médio do lançamento de um ônibus espacial gira em torno de US $ 450 milhões por missão, usando a tecnologia atual. No entanto, quando você adiciona reforços adicionais (ou mais combustível) para fornecer um impulso sustentado por mais tempo, o custo do lançamento atinge cifras ainda maiores.

Além disso, é preciso considerar outras ramificações técnicas. Por exemplo, um ônibus espacial já pesa mais de 2,04 milhões de quilos (4,5 milhões de libras) no momento do lançamento. Então, quanto mais combustível você seria capaz de adicionar ao seu peso sem aumentar significativamente o seu custo do lançamento?

Em suma, lançar um foguete fazendo com que ele decole de uma pista como um avião não é uma ideia totalmente ridícula. Porém, as implicações técnicas desse lançamento são muito complexas e os custos associados seriam muito mais altos do que os lançamento mais convencionais na vertical.

Além disso, as asas extremamente grossas dos foguetes não foram projetadas para fazer esses gigantes decolarem como um avião. Em vez disso, elas existem para várias outras funções, incluindo promover uma abordagem mais controlada da missão.

Portanto, podemos dizer que a imagem de um foguete sendo lançado verticalmente e deixando uma nuvem enorme de gás e fumaça realmente veio pra ficar.

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