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A NASA concluiu com sucesso o primeiro voo de teste de um modelo em escala de asa projetada para aprimorar o fluxo laminar, uma tecnologia que pode reduzir o arrasto e diminuir o consumo de combustível em futuras aeronaves comerciais.
A realização ocorreu em 29 de janeiro no Armstrong Flight Research Center, localizado em Edwards, Califórnia, utilizando um dos jatos de pesquisa F-15B da agência.
O modelo de asa, chamado Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF), possui 40 polegadas e foi fixado verticalmente sob a fuselagem da aeronave, assemelhando-se a uma barbatana.
O voo teve duração aproximada de 75 minutos, período em que a equipe garantiu que o avião pudesse realizar manobras com segurança mesmo com a adição do modelo da asa.
Michelle Banchy, investigadora principal do projeto CATNLF, destacou a emoção do momento: “Foi incrível ver o CATNLF voar após todo o trabalho árduo que a equipe dedicou à preparação. Finalmente ver o F-15 decolar com o CATNLF no ar fez todo esse esforço valer a pena.”
A tecnologia desenvolvida pela NASA busca manter o fluxo suave de ar, conhecido como fluxo laminar, sobre asas com geometria varrida para trás, comuns em aviões comerciais e caças, minimizando as turbulências que causam resistência aerodinâmica.
Este voo inaugural é o primeiro de até 15 testes planejados para a série CATNLF, que avaliará o desempenho do design em diferentes velocidades, altitudes e condições de voo. “O foco inicial do primeiro voo foi na expansão do envelope operacional”, explicou Banchy. “Precisávamos garantir o comportamento dinâmico seguro do modelo de asa durante o voo antes de avançar para as manobras de pesquisa.”
Durante o teste, foram realizadas diversas manobras como curvas, voos em estabilidade e suaves alterações de ângulo de pitch, em altitudes que variaram de aproximadamente 20 mil a quase 34 mil pés.
Esses dados forneceram a primeira análise das características aerodinâmicas do modelo, confirmando seu funcionamento conforme esperado. A equipe utilizou várias ferramentas para medir o fluxo laminar, incluindo uma câmera infravermelha instalada no avião e direcionada ao modelo para captar dados térmicos durante o voo.
“Essa tecnologia abre caminho para uma abordagem prática de se obter fluxo laminar em grandes componentes varridos, como asas ou estabilizadores, que apresentam o maior potencial para redução no consumo de combustível”, afirmou Banchy. Os resultados preliminares indicaram que o comportamento do fluxo de ar sobre a aeronave estava em alinhamento com as previsões feitas por modelos computacionais.
O primeiro voo complementa trabalhos anteriores baseados em simulações computacionais, testes em túnel de vento, avaliações em solo e testes de táxi em alta velocidade. A NASA continuará os voos para coletar mais dados que auxiliarão na validação do artigo de teste CATNLF e seu potencial para o desenvolvimento de futuros projetos de aeronaves comerciais.
O programa de testes do CATNLF é fruto da colaboração entre os projetos Flight Demonstrations and Capabilities e Subsonic Vehicle Technologies and Tools da NASA, contando com o apoio dos programas Advanced Air Vehicles e Integrated Aviation Systems, todos vinculados ao Aeronautics Research Mission Directorate da agência.
Há um tempo, a agência espacial americana, Nasa, resolveu fazer alguns testes com aviões que tinham asas giratórias. Esse modelo de asa foi uma criação do engenheiro aeronáutico da agência Robert T. Jones. Já faz mais de 40 anos desde o último teste feito com esses aviões. A ideia dessa criação surgiu nos anos 1940.
Porém, foi apenas na década de 1970 que os testes com essa asa giratória começaram a ser feitos. No total, realizaram 79 voos com ela. Esse avião com a asa giratória recebeu o nome de Ames-Dryden-1 (AD-1). Além disso, ele é o único que possui essa tecnologia da asa giratória até então. Saiba mais informações sobre o AD-1 a seguir.
De acordo com seu criador, o avião teria algumas melhorias em comparação com os aviões normais, com os quais estamos acostumados. De acordo com Jones, por conta da asa, o avião economizaria o dobro de combustível, ao decolar faria menos barulho, além de possuir um alcance maior do que os outros.
Robert T. Jones posa com o AD-1
Além dessas características, o AD-1 possuía um orçamento baixo de produção. Como dissemos, esse modelo fez apenas 79 voos em toda a sua curta carreira. De lá para cá, não se ouviu mais falar no AD-1, apesar de parecer ter tido um futuro promissor com tantas melhorias inclusas.
O primeiro voo aconteceu em 21 de dezembro de 1979, tendo Thomas McMurtry como seu piloto. De acordo com o historiador-chefe do Armstrong Flight Research Center da Nasa, Christian Gelzer: “Ele estava ansioso sobre como ele [avião] se comportaria”, referindo-se a McMurtry.
“A asa podia girar de volta [ao tradicional] 90 graus em relação à fuselagem para poder pousar, e ele descobriu que você teria que fazer uma descida muito suave e lenta, mas conseguiria o que precisava e ficaria bem”, revelou o historiador.
O modelo recebeu avaliação de todos os pilotos que fizeram os voos, e no final o desempenho foi tido como aceitável. As críticas recebidas pelos pilotos poderiam ser facilmente reajustadas pela Nasa. A conclusão, depois dos 79 voos, foi de que o projeto era bom, mas não o suficiente para se investir naquele momento.
“Eu nunca diria que o conceito nunca mais vai voltar”, afirmou Gelzer. “Mas não vejo a aplicação agora, porque temos uma maneira de contornar o que estávamos tentando consertar.”
Por volta das 08h54 do dia 01 de Fevereiro de 2003, a uma velocidade de 27,564 km/h durante o procedimento de reentrada atmosférica, o Ônibus Espacial Columbia se desintegrou em pleno voo devido a um buraco no sistema de proteção térmico do veículo na região da asa esquerda. Um buraco que ninguém sabia da sua existência e que custou a vida de toda a tripulação.
Por volta das 08h54 do dia 01 de Fevereiro de 2003, a uma velocidade de 27,564 km/h durante o procedimento de reentrada atmosférica, o Ônibus Espacial Columbia se desintegrou em pleno voo devido a um buraco no sistema de proteção térmico do veículo na região da asa esquerda. Um buraco que ninguém sabia da sua existência e que custou a vida de toda a tripulação.
Em 1 de fevereiro de 2003 aconteceu o acidente que matou sete astronautas a bordo do Columbia em seu processo de reentrada na atmosfera terrestre. Após 15 dias no espaço e a realização de uma série de experimentos científicos, a nave teve problemas no retorno para a Terra e foi pulverizada nos ares do Texas.
O Columbia foi o primeiro ônibus espacial da América. Ele voou para o espaço pela primeira vez em 11 de abril de 1981. A fatídica missão STS-107 foi seu 28º voo. Durante essas missões, o Columbia orbitou a Terra 4.808 vezes e passou 300 dias, 17 horas, 40 minutos e 22 segundos em voo espacial. 160 astronautas serviram a bordo dela. Ela viajou 125.204.911 milhas (201.497.722 quilômetros).
Tripulação morta no acidente do Columbia - da esquerda para a direita: David Brown, Rick Husband, Laurel Clark, Kalpana Chawla, Michael Anderson, William McCool e Ilan Ramon
Esse foi o segundo acidente fatal envolvendo o Programa Space Shuttle: o ônibus espacial Challenger explodiu sobre o Cabo Canaveral, na Flórida, apenas 73 segundos após sua decolagem. Nele também morreram sete astronautas, vítimas de uma falha em um anel de vedação no foguete de propulsão, que teve um vazamento de gás pressurizado. Isso fez com que o foguete direito se separasse da nave, causando uma falha estrutural no tanque externo do propulsor e o ônibus espacial em si acabou destruído pela força aerodinâmica.
O caso do Columbia foi bastante diferente, mas também causado por uma falha ocorrida já no lançamento da nave: durante o processo de decolagem, um pedaço de espuma isolante térmica do tamanho de uma maleta executiva desprendeu-se do foguete propulsor e acertou a asa do ônibus espacial.
Não era a primeira vez que isso acontecia – esse desprendimento de partes de espuma que servem para o isolamento do foguete. Outras quatro decolagens de ônibus espaciais registraram o mesmo fato, inclusive no lançamento da nave Atlantis, feito apenas duas decolagens antes da última do Columbia. Como nada de ruim havia acontecido, a NASA tratava o evento como um “desprendimento de espuma” comum.
Bloco de espuma isolante similar a que teria se soltado do propulsor do Columbia e atingido a asa do ônibus espacial
Problemas acontecem
Era normal para a NASA lidar com esses problemas, afinal, decolagens são cheias deles. A diferença é que esses eventos são controlados e analisados para que suas consequências não sejam perigosas ou até mesmo fatais e, até então, esse desprendimento de espuma do isolamento térmico dos foguetes era considerado algo a se esperar.
Esse material isolante colocado na parte externa dos propulsores não serve para manter o calor do combustível dentro do foguete, mas sim para impedir que sua estrutura congele devido às baixíssimas temperaturas do hidrogênio e do oxigênio líquidos que servem como combustível para os motores.
Após 82 segundos da decolagem, um pedaço da espuma de isolamento desprendeu-se do propulsor e fez um buraco de 15 a 25 cm de diâmetro no painel de fibra carbono reforçado da asa esquerda do ônibus espacial. A NASA estava ciente disso pois possuía um sistema de filmagem feito especialmente para analisar os desprendimentos de detritos da nave e tratou de tentar analisar o tamanho do estrago.
Simulação do dano causado pelo desprendimento da espuma de isolamento no painel de fibra de carbono da asa de um ônibus espacial
Buscando ajuda externa
Engenheiros da agência espacial entraram em contato com o Departamento de Defesa norte-americano no mínimo três vezes para que ativassem seus meios espaciais ou terrestres de maneira a conseguir visualizar melhor e avaliar a gravidade do dano feito na asa do Columbia. Entretanto, o gerenciamento da NASA impediu o contato do Departamento e chegou até a proibir que colaborassem com a análise.
A agência espacial acreditava de fato que não haveria nenhum problema a ser resolvido e que, mesmo que houve, seria impossível solucioná-lo. Todos os cenários analisados levavam à conclusão de que não havia possibilidade de nenhum acidente grave ou fatal, apenas avarias ao ônibus espacial, especialmente na parte de seu isolamento térmico. Para eles, a fibra de carbono reforçada era impenetrável.
As apertadas camas onde a tripulação do Columbia dormia
Outros métodos de análise dos possíveis riscos que o incidente poderia causar foram usados, inclusive um software desenvolvido para prever os danos possíveis na fibra de carbono. A ferramenta indicou que o choque poderia ter danificado severamente a área, mas a própria NASA minimizou o resultado. No fim das contas, a agência chegou à conclusão que não havia risco em relação ao incidente e enviou um email para a tripulação do ônibus espacial:
“Durante a subida, em aproximadamente 80 segundos, uma análise fotográfica mostra que alguns detritos do ponto de ligação -Y ET do Bipod foram soltos e, subsequentemente, impactaram a ala esquerda do orbitador [o ônibus espacial] na área de transição da junta para a asa principal, criando um a chuva de partículas menores. O impacto parece estar totalmente na superfície inferior e não são vistas partículas que atravessam a superfície superior da asa. Os especialistas analisaram a fotografia de alta velocidade e não há preocupação com os danos causados na fibra de carbono reforçada. Vimos esse mesmo fenômeno em vários outros voos e não há absolutamente nenhuma preocupação com a entrada”.
A tripulação do Columbia
Dentro do Columbia estavam sete astronautas de diversas origens e com diversas funções. O comandante da missão era o coronel Rick Husband, da Força Aérea dos Estados Unidos. O piloto era o comandante da Marinha norte-americana William McCool.
Os outros cinco especialistas de missão eram o tenente-coronel da Força Aérea Michael P. Anderson, o coronel Ilan Ramon (da Força Aérea de Israel), o capitão da Marinha David M. Brown e duas mulheres, a capitã da Marinha Laurel Blair Salton Clark e a engenheira aeroespacial Kalpana Chawla.
Algumas imagens foram registradas dos momentos anteriores ao acidente que causou a morte dos sete e a destruição completa do Columbia no dia 1 de fevereiro de 2003 ao tentar adentrar a atmosfera da Terra. A seguir, o vídeo mostra os últimos momentos da tripulação do Columbia (com legendas em inglês):
O retorno
Ao iniciar o procedimento de reentrada do Columbia na atmosfera terrestre, o comandante Husband e o piloto McCool receberam sinal positivo para a manobra e todas as condições eram positivas para o retorno. O ônibus espacial passou sobre o oceano Índico de cabeça-para baixo em uma altitude de 282 km e velocidade de mais de 28 mil km/h e penetrou a atmosfera sobre o Pacífico, já em posição correta, a 120 km de altura.
Foi aí que na temperatura da espaçonave começou a subir, o que é comum nesses casos. A asa do Columbia atingiu 2,5 mil °C, muito mais pela compressão do gás atmosférico causado pelo voo supersônico da nave do que apenas pelo atrito entre o veículo e o ar. O ônibus espacial começou a sobrevoar o solo norte-americano pela Califórnia, próximo a Sacramento. No minuto seguinte, relatos de testemunhas mostram que já era possível ver pedaços da espaçonave sendo desprendidas pelo céu.
Nesse momento, o Columbia parecia uma bola de fogo no ar por causa do ar superaquecido ao redor dele. Ainda não havia amanhecido na costa oeste dos Estados Unidos, o que colaborou com a visibilidade do evento. Até esse ponto, tudo estava ocorrendo como deveria em um pouso normal de ônibus espacial, mas o controle de voo na Terra começou a perceber problemas nos sensores da asa esquerda da nave.
O Columbia é fotografado como uma bola de fogo nos ares e diversos destroços se desprendendo da nave
O Columbia seguiu seu caminho planejado na direção da Flórida, onde faria seu pouso do mesmo lugar de onde partiu, o Kennedy Space Center no Cabo Canaveral. A nave fez algumas manobras para acertar o seu caminho enquanto sobrevoava os estados de Nevada, Utah, Arizona, Novo México, tudo isso com uma temperatura de 3 mil °C na asa, o que continuava sendo normal em um pouso.
O acidente
Ao sobrevoar o Texas, o Columbia perdeu uma placa de proteção térmica que acabou sendo a peça encontrada mais a Oeste dentre todas as partes recuperadas da nave. O controle da missão decidiu avisar os tripulantes sobre as falhas gerais nos sensores de ambas as asas, mas a resposta da nave acabou se perdendo. O comandante Husband confirmou ter recebido a informação, mas sua fala foi cortada.
Cinco segundos depois disso, a pressão hidráulica, usada para manobrar o ônibus espacial, foi perdida. Tanto o controle da missão em Terra sabia disso quanto os tripulantes da nave, que provavelmente ouviram um alarme indicando a falha. Só aí que os astronautas souberam que estavam tendo um problema gravíssimo no voo, com a nave perdendo completamente o controle.
Foi aproximadamente sobre a cidade de Dallas e arredores que o maior número de testemunhas em terra viram o Columbia sendo completamente pulverizada nos ares, com os pedaços da espaçonave se quebrando em partes cada vez menores que deixaram uma grande quantidade de rastros no céu.
Menos de um minuto depois, o módulo da tripulação, que ainda estava como uma parte intacta, também foi destruído e os sete astronautas foram mortos.
Imagem dos destroços (em amarelo, vermelho e verde) captada por um dos radares do Serviço Nacional (EUA) de Meteorologia
Legado humano e científico
Em 2011 o Programa Space Shuttle foi desativado. No lugar dele, diversas operações do governo, por meio da NASA, de empresas aeroespaciais particulares, como a SpaceX, e de outras agências espaciais de outros países, vêm tomando o lugar dos ônibus espaciais para levar cargas comerciais e científicas para o espaço, além de suprir a Estação Espacial Internacional (ISS) com todo o tipo de mantimentos necessários e, claro, astronautas.
Destroços recuperados do Columbia e remontados para investigação sobre o acidente
Alguns dos ônibus espaciais aposentados estão em exibição em diversos museus e instituições dos Estados Unidos (esse redator que vos escreve já teve a oportunidade de ver com os próprios olhos a Atlantis, exibida no Centro de Visitantes do Kennedy Space Center, no Cabo Canaveral).
Já as duas espaçonaves que sofreram os acidentes fatais, como a Challenger e o Columbia, cuja história foi brevemente contada aqui, vão viver sempre na memória de quem sabe a importância que elas tiveram no desenvolvimento da ciência pelo ser humano.
Ônibus Espacial Atlantis em exposição no Centro de Visitantes do Kennedy Space Center
Os sete tripulantes do Columbia também não foram esquecidos e recebem homenagens regulares por parte de instituições de estudo da ciência e de memoriais espalhados não apenas pela Terra, mas até fora dela, como a placa que diz “In Memorian” e menciona o nome da tripulação no Mars Rover chamado Spirit, como se do espaço nunca tivessem saído e lá continuassem para sempre.
Memorial do Columbia no Mars Rover Spirit, em Marte
Caso você tenha nascido a partir de meados da década de 80, talvez você não saiba sobre a tragédia envolvendo o ônibus espacial Challenger da NASA. Ele foi a terceira nave desse tipo a ser construída pela agência espacial norte-americana — vindo depois da Enterprise e da Columbia — e fez sua primeira viagem ao espaço em abril de 1983.
Quase três anos mais tarde, no dia 28 de janeiro de 1986, enquanto partia para a sua décima missão, algo deu muito errado durante o lançamento — que, além de ser acompanhado por centenas de pessoas no local, incluindo os familiares dos tripulantes, foi televisionado ao vivo. Apenas 73 segundos após a decolagem, a Challenger explodiu diante dos olhos atônitos de milhões de testemunhas. Assista a seguir a um dos vídeos do desastre:
Tragédia anunciada?
A Challenger levava uma tripulação de sete pessoas, que consistia nos astronautas Judith A. Resnik, Ronald E. McNair e Ellison S. Onizuka, no piloto Mike J. Smith e Francis R. Scobee, no comandante da missão Gregory Jarvis, especialista de carga, e Sharon Christa McAuliffe, que foi selecionada entre 11 mil professores para ser a primeira educadora a ser enviada ao espaço para lecionar de lá, assim como a primeira civil norte-americana a viajar fora da Terra.
Da esquerda para a direita, temos a professora Christa McAuliffe, o especialista de cargas Gregory Jarvis, a astronauta Judith A. Resnik, o comandante da missão Francis R. Scobee, o astronauta Ronald E. McNair, o piloto Mike J. Smith e o astronauta Ellison S. Onizuka
A ideia da Missão da Challenger era justamente iniciar um processo de exploração mais ampla e representativa do espaço, como se convidando a população geral a também embarcar – além de Christa, que se tornaria a primeira professora a viajar para fora do planeta, havia a astronauta Hudith Resnik e Ronald McNair, um dos primeiros astronautas negros da agência espacial estadunidense.
Naturalmente Christa havia sido tornada em uma verdadeira celebridade antes da viagem, e sua presença na missão transformou o interesse internacional em verdadeiro frisson. A ideia era que a professora lecionasse uma aula de 15 minutos diretamente do espaço, mas a explosão interrompeu a vida de Christa e transformou para sempre o programa espacial dos EUA.
O lançamento da Challenger deveria ter ocorrido seis dias antes, mas foi reagendado devido a instabilidades climáticas e alguns problemas técnicos.
Uma foto aproximada mostrando o gelo no local de lançamento
Na manhã do dia 28 de janeiro, a temperatura estava bem mais baixa do que o normal em Cabo Canaveral, na Flórida, o que levou os engenheiros da missão a alertar seus superiores de que alguns componentes da nave podiam falhar quando expostos ao frio.
Por algum motivo, os avisos acabaram sendo ignorados e, exatamente às 11 horas e 38 minutos da manhã, o lançamento da Challenger foi liberado.
Às 11h38min (EST), o ônibus espacial Challenger (OV-99) decolou do Complexo de Lançamento 39B no Centro Espacial Kennedy, Cabo Canaveral, Flórida, na Missão STS-51L.
Na decolagem, um anel de vedação entre os segmentos do Solid Rocket Booster (SRB) direito começou a vazar. Gases superaquecidos romperam o selo e começaram a queimar lateralmente.
Aos 58.778 segundos de voo motorizado, uma grande coluna de chama é visível logo acima do bocal de exaustão SRB, indicando uma ruptura na carcaça do motor (Foto acima - NASA).
A exaustão do foguete de ventilação queimou através do suporte de fixação SRB e no tanque de hidrogênio líquido na seção inferior do tanque externo. A parte traseira do tanque de hidrogênio líquido falhou e empurrou o tanque verticalmente para cima, para dentro do tanque de oxigênio líquido. Ambos os tanques se romperam e os propelentes detonaram.
1 minuto, 13 segundos após a decolagem, Challenger estava acelerando através de Mach 1,62 (1.069 milhas por hora, 1.720 quilômetros por hora) a aproximadamente 46.000 pés (14.020 metros) quando a explosão do tanque externo fez com que o ônibus espacial se desviasse repentinamente de seu Rota de Voo. O ônibus espacial foi submetido a forças aerodinâmicas muito além dos limites de seu projeto e foi destruído.
O tanque externo do Challenger, contendo hidrogênio líquido e oxigênio líquido, explodiu 1 minuto 13 segundos após a decolagem. Os dois propulsores de foguetes sólidos voaram em direções diferentes (Foto acima - Bruce Weaver/AP).
A cabine da tripulação, com seus sete astronautas a bordo, se separou da montagem do ônibus espacial em desintegração e continuou subindo por mais 25 segundos até aproximadamente 65.000 pés (19.080 metros), então começou uma longa queda para o oceano abaixo.
2 minutos e 45 segundos após a explosão, a cabine impactou a superfície do Oceano Atlântico a 207 milhas por hora (333 quilômetros por hora). A tripulação inteira foi morta.
A cabine da tripulação do ônibus espacial Challenger é visível perto do final da pluma de fumaça no centro superior desta fotografia, ainda subindo em velocidade supersônica (Foto acima - NASA).
A explosão ocorreu 1 minuto e 13 segundos após o lançamento (NASA)
Abaixo, veja o trecho que foi televisionado pela CNN na época:
Causas do acidente
Todos os tripulantes da Challenger morreram como resultado da explosão que fez a espaçonave se desintegrar. Com isso, o programa espacial norte-americano foi paralisado durante os vários meses em que durou a investigação do desastre. Na ocasião, Ronald Reagan, o então Presidente dos EUA, nomeou uma comissão especial para apurar as causas da tragédia — que foi liderada pelo ex-secretário de Estado William Rogers.
A comissão foi composta por vários nomes ilustres, como o renomado físico norte-americano — vencedor de diversos prêmios, incluindo o Nobel de Física de 1965 — Richard Philips Feynman, o astronauta Neil Armstrong e o piloto de testes Chuck Yeager. Depois de uma extensa e detalhada investigação, o grupo concluiu que o desastre havia sido ocasionado por um defeito no equipamento e no processo de controle de qualidade da fabricação das peças da nave.
A apuração revelou que ocorreu uma falha nas anilhas de borracha que serviam para vedar as partes do tanque de combustíveis. Mais precisamente, os anéis que se encontravam no foguete acelerador sólido direito, cuja missão era ajudar a proporcionar o “empurrão” necessário para que a Challenger levantasse voo, falharam durante o lançamento por conta da baixa temperatura — conforme os engenheiros da missão haviam previsto.
Com isso, o sistema de vedação permitiu que gases em alta temperatura e pressão escapassem e danificassem o tanque de combustível externo da Challenger, assim como o equipamento que prendia o acelerador ao tanque. O próprio Feynman fez uma simples demonstração — em rede nacional e ao vivo — de como o frio podia afetar as anilhas com um copo de água gelada.
Consequências
Após o acidente, a NASA deixou de enviar astronautas ao espaço por mais de dois anos e aproveitou para reformular uma série de componentes de seus ônibus espaciais. As viagens tripuladas só voltaram a acontecer a partir de setembro de 1988 — após o lançamento da Discovery. De lá para cá, inúmeras missões contendo “passageiros” foram conduzidas com sucesso.
Tripulação de voo do ônibus espacial Challenger STS-51L. Front Row, da esquerda para a direita, Capitão Michael J. Smith, Marinha dos EUA; Tenente Coronel Francis R. Scobee, Força Aérea dos EUA; Ronald Ervin McNair. Fila posterior, da esquerda para a direita: Tenente-Coronel Ellison S. Onizuka, Força Aérea dos EUA; Sharon Christa McAuliffe; Gregory Bruce Jarvis; Judith Arlene Resnick (NASA)
Entre elas estão as missões de reparo e manutenção do Telescópio Hubble e as que visaram a construção e ampliação da Estação Espacial Internacional. No entanto, infelizmente, em 2003, a Columbia também se desintegrou no ar — só que desta vez durante a reentrada na atmosfera terrestre — matando todos os tripulantes. Assim, apesar de as missões terem sido retomadas em 2005, o programa envolvendo os ônibus espaciais foi engavetado em 2011.
Fontes: This Day in Aviation / Mega Curioso / Wikipedia
É possível ver na Netflix o documentário "Challenger: Voo Final" ("Challenger: The Final Flight"). Veja o trailler:
Em 27 de janeiro de 1967, durante um teste de "plugs out" do Módulo de Comando da Apollo 1, duas semanas antes do lançamento programado da Apollo/Saturn 1B AS-204 - o primeiro voo espacial tripulado do Programa Apollo - um incêndio eclodiu no local pressurizado ambiente de oxigênio puro da cápsula e rapidamente envolveu todo o interior.
A pressão aumentou rapidamente para 29 libras por polegada quadrada (200 kPa) e 17 segundos depois, às 23h31: 19,4 UTC, a cápsula se rompeu.
Os três astronautas, Tenente Coronel Virgil I. Grissom, Força Aérea dos Estados Unidos, Tenente Coronel Edward H. White II, Força Aérea dos Estados Unidos, e Tenente Comandante Roger B. Chaffee, Marinha dos Estados Unidos, foram mortos.
A Missão
A Apollo 1, inicialmente designada como AS-204, foi a primeira missão tripulada do Programa Apollo dos Estados Unidos, que teve como objetivo final um pouso lunar tripulado. Um incêndio na cabine durante um ensaio de lançamento no dia 27 de janeiro de 1967 no Complexo de Lançamento da Estação da Força Aérea do Cabo Kennedy matou todos os três membros da tripulação.
Imediatamente após o incêndio, a NASA convocou o Conselho de Revisão de Acidentes da Apollo 204 para determinar a causa do incêndio, e ambas as casas do Congresso dos Estados Unidos conduziram suas próprias investigações da comissão para supervisionar a investigação da NASA. A fonte de ignição do incêndio foi determinada como sendo elétrica, e o fogo se espalhou rapidamente devido à alta pressão na cabine de comando.
White, Grissom e Chaffee
O resgate dos astronautas foi impedido pela escotilha da porta, que não podia ser aberta contra a pressão interna mais alta da cabine. A falha em identificar o teste como perigoso (porque o foguete não foi abastecido) levou o resgate a ser prejudicado pela falta de preparação para emergências.
Durante a investigação do Congresso, o então senador Walter Mondale revelou publicamente um documento interno da NASA, citando problemas com o principal contratante da Apollo North American Aviation, que ficou conhecido como "Phillips Report". Essa revelação envergonhou James Webb, o Administrador da NASA, que não tinha conhecimento da existência do documento, e atraiu controvérsia ao programa Apollo.
Apesar do descontentamento do Congresso com a falta de abertura da NASA, ambos os comitês do Congresso determinaram que as questões levantadas no relatório não tinham relação com o acidente.
Detalhe do Módulo de Comando da Apollo 1 após o acidente
Os voos tripulados da Apollo foram suspensos por 20 meses, enquanto a Segurança do Módulo de comando foi questionada. No entanto, o desenvolvimento e os testes não-tripulados do Módulo lunar e do foguete Saturno V continuaram.
O Columbia (OV-102) foi o primeiro ônibus espacial da América. Este seria seu voo final.
O ônibus espacial Columbia (STS-107) decola do Complexo de Lançamento 39A no Centro Espacial Kennedy, 15:39:00 UTC, 16 de janeiro de 2003 (NASA)
Em 16 de janeiro de 2003, às 15h39:00 (UTC), T menos Zero, o ônibus espacial Columbia, decolou do Complexo de Lançamento 39A no Centro Espacial Kennedy, Cabo Canaveral, Flórida, para realizar a missão STS-107.
81,7 segundos após o lançamento, o Columbia estava a aproximadamente 66.000 pés (20.100 metros) de altitude e 12,5 milhas (20,1 quilômetros) de alcance, acelerando através de Mach 2,46 (1.623 milhas por hora, ou 2.612 quilômetros por hora).
Vários pedaços de espuma isolante se soltaram do tanque de combustível externo (o que a NASA chamou de “derramamento de espuma”) e atingiram a borda de ataque e a parte inferior da asa esquerda do Columbia .
Acredita-se que pelo menos um desses pedaços de espuma perfurou um orifício na superfície da asa, estimado em 15 × 25 centímetros (6 polegadas x 10 polegadas).
A tripulação de voo do Columbia (STS-107): Frente, da esquerda para a direita, COL Richard D. Husband, USAF; Kalpana Chawla; CDR William C. McCool, USN. Atrás, da esquerda para a direita, CAPT David M. Brown, MD, USN; CAPT Laurel Clark, MD, USN; LCOL Michael P. Anderson, USAF; COL Ilan Ramon, IAF (NASA)
Quando o Columbia voltou a entrar em 1 de fevereiro de 2003, o dano faria com que o ônibus espacial se desintegrasse. Toda a tripulação estaria perdida.
'Cometa vômito', avião da Nasa para experiências e treinamentos com gravidade zero (Foto: Alan Wilson)
Sentir enjoos em um avião não é uma das melhores sensações que se pode ter em um voo. Isso é tão comum que as companhias aéreas até disponibilizam os famosos saquinhos de vômito para seus clientes.
Isso é um efeito colateral, ou seja, não é o que se deseja que aconteça em um voo. Entretanto, um avião da Nasa, a agência espacial americana, é famoso justamente por causar enjoos nos seus passageiros devido à maneira como ele voa.
Apelidada de "cometa vômito", essa aeronave foi utilizada para simular ambientes com gravidade zero, como no espaço. Durante décadas ela serviu para o treino de astronautas dos programas espaciais dos EUA.
Apollo 11: Buzz Aldrin, segundo homem a pisar na lua, treina a bordo do avião do vômito, um KC-135 adaptado (Imagem: Nasa)
Funcionamento
O avião do vômito não é um único avião em particular, mas um conjunto de aeronaves que tinham finalidade de simular a gravidade zero ou microgravidade. Para isso, era preciso voar em parábolas, subindo o avião em um ângulo de 45° e, depois, fazendo um mergulho com o nariz (ponta dianteira) inclinado também 45° em direção ao solo.
Imagem mostra como funcionam as parábolas de gravidade zero do avião do vômito (Imagem: Tradução/Alexandre Saconi)
Durante a subida, a força da gravidade pode ser até duas vezes maior do que a que alguém sente na superfície da Terra. Quando chega ao ápice da parábola, a sensação é de gravidade zero, e é possível "flutuar" dentro desses aviões.
Cada um desses ciclos de voo dura cerca de 65 segundos, mas a gravidade zero só ocorre durante 25 segundos, sendo necessário recomeçar a operação. Em um único voo, são feitas dezenas de parábolas como parte do treinamento de missões espaciais.
"Cometa vômito" no cinema
O avião da Nasa também já foi usado em gravação para o cinema. O longa "Apollo 13 - Do Desastre ao Triunfo" (Universal Pictures, 1995), estrelado por Tom Hanks, Kevin Bacon e Bill Paxton, teve suas cenas gravadas a bordo do "cometa vômito".
Os atores Bill Paxton, Kevin Bacon e Tom Hanks em cena de 'Apollo 13', que foi gravado no 'cometa vômito' (Imagem: Reprodução)
A Nasa colaborou emprestando o avião para a produção gravar as cenas. Foram centenas de tomadas feitas, já que a duração da gravidade zero era muito curta.
Modelos
Detalhe no nariz do Boeing KC-135 N931NA, o 'cometa vômito', explica manobra de zero gravidade (Imagem: Clemens Vasters)
Embora a Nasa já tenha usado outros aviões, como o C-9 e o C-131, o "cometa vômito" mais conhecido foi o KC-135 Stratotanker, da Boeing. O modelo passou a ser usado na década de 1960, e foi aposentado nos anos 2000.
Originalmente fabricado para realizar reabastecimento aéreo, ele também é capaz de fazer operações aeromédicas. Ao todo, cinco exemplares do Stratotanker foram adaptados para voos de simulação de gravidade zero.
Ele é um quadrimotor que pode pesar até cerca de 140 toneladas e voar a até 15 quilômetros de altitude. Esse modelo adaptado do KC-135 também pode voar a uma distância de até 4.800 km e atingir uma velocidade de 940 km/h.
Hoje esses dois exemplares estão expostos no Museu Pima do Ar e Espaço e, outro, na base aérea Ellington Field, em Houston (EUA). Atualmente, a Nasa usa o serviço de empresas particulares para fazer treinamentos e experiências com gravidade zero.
Ed Mitchell e Al Shepard, astronautas da Apollo 14, treinam a bordo do 'cometa vômito' da Nasa (Imagem: 4.nov.1970/Nasa)
O NASA 833 na Edwards Air Force Base, antes da Demonstração de Impacto Controlado
Após quatro anos de planejamento e preparação, a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) e a Administração Federal de Aviação (FAA) derrubaram intencionalmente um avião Boeing 720 para testar um aditivo de combustível experimental destinado a reduzir incêndios pós-acidente e para avaliar a capacidade de sobrevivência dos passageiros.
Um agente anti-embaciamento foi adicionado ao combustível de jato comercial JP-5 padrão para criar AMK, ou "Querosene anti-embaciamento". Os tanques de combustível do avião foram abastecidos com a mistura AMK, totalizando 16.060 galões (10.794 litros). Bonecos de teste de impacto com instrumentos foram colocados nos assentos dos passageiros.
'Passageiros' relaxando antes de um voo a bordo do Boeing 720, N833NA da NASA (NASA)
O NASA 833, era o avião Boeing 720-027, registro FAA N833NA, uma aeronave pilotada remotamente. O piloto de testes da NASA, Fitzhugh Lee (“Fitz”) Fulton, Jr., voou com o NASA 833 de uma estação terrestre, a NASA Dryden Remotely Controlled Vehicle Facility. Mais de 60 voos foram feitos antes do teste real.
Fitz Fulton na instalação de veículos controlados remotamente em Dryden da NASA
O teste foi planejado para que o avião fizesse uma abordagem rasa de 3,8° para uma pista preparada no lado leste do Lago Seco Rogers na Base Aérea de Edwards. Deveria pousar de barriga para baixo em uma atitude de asas, então deslizar em um grupo de barreiras, chamadas “rinocerontes”, que abririam os tanques de asas.
A fuselagem e a cabine de passageiros permaneceriam intactas. A NASA e a FAA estimaram que isso seria “sobrevivente” para todos os ocupantes.
Pouco antes da aterrissagem, o Boeing 720 entrou em um "rolo holandês". O nariz do avião abriu para a esquerda e a asa esquerda mergulhou, atingindo o solo mais cedo do que o planejado. Todos os quatro motores ainda estão em aceleração total.
Quando o Boeing 720 desceu em sua aproximação final, seu nariz guinou para a direita e o avião foi para a direita da linha central da pista. Em seguida, ele voltou para a esquerda e entrou em uma oscilação fora de fase chamada de "rolamento holandês".
A altura de decisão para iniciar uma “volta” foi de 150 pés (45,7 metros) acima da superfície do leito do lago. Fitz Fulton achou que tinha tempo suficiente para colocar o NASA 833 de volta na linha central e se comprometer com o teste de pouso. No entanto, a rolagem holandesa resultou no impacto da asa esquerda do avião no solo com o motor interno na asa esquerda (Número Dois) logo à direita da linha central.
De acordo com o plano de teste, todos os quatro motores do avião deveriam ter sido colocados em marcha lenta, mas permaneceram em aceleração total. O impacto da asa esquerda guinou o avião para a esquerda e, em vez de a fuselagem passar pelas barreiras do rinoceronte sem danos, o compartimento de passageiros foi rasgado.
Outro rinoceronte entrou no motor Número Três (interno, asa direita), abrindo sua câmara de combustão. Com os tanques de combustível nas asas rompidos, o combustível bruto foi borrifado na câmara de combustão aberta do motor, que ainda estava em aceleração total.
O combustível bruto acendeu e explodiu em uma bola de fogo. As chamas imediatamente entraram no compartimento de passageiros. Enquanto o 720 deslizava na pista, ele continuou a girar para a esquerda e a asa direita quebrou, embora a fuselagem permanecesse em pé.
Quando a asa direita saiu, os tanques de combustível rompidos esvaziaram a maior parte do combustível bruto diretamente na bola de fogo.
Foi necessária mais de uma hora para extinguir as chamas. O teste do aditivo de combustível para redução de chamas foi um fracasso total. Os engenheiros de teste estimaram que 25% dos ocupantes poderiam ter sobrevivido ao acidente, no entanto, era "altamente especulativo" que qualquer um pudesse ter escapado do compartimento de passageiros em chamas e cheio de fumaça.
O NASA 833 (c/n 18066) foi encomendado pela Braniff Airways, Inc., como N7078, mas a venda não foi concluída. O avião voou pela primeira vez em 5 de maio de 1961 e foi entregue à Federal Aviation Administration como uma aeronave de teste uma semana depois, 12 de maio de 1961, com o registro N113.
Alguns anos depois, a identificação foi alterada para N23, depois novamente para N113 e, novamente, para N23. Em 1982, o Boeing 720 foi transferido para a NASA para ser usado na Demonstração de Impacto Controlado. Neste momento, ele foi registrado como N2697V. Uma alteração final de registro foi feita para N833NA.
A Estação Espacial Internacional poderia voar pelos céus da Terra, como um avião? Um curioso vídeo mostra como seria essa situação, com a ISS viajando a cerca de 27,6 mil km/h bem acima das nossas cabeças.
O Gulfstream foi modificado para voar como o orbitador do ônibus espacial.
O Gulfstream II da NASA (Foto: NASA)
Embora o Gulfstream seja conhecido principalmente como jato particular, a aeronave já desempenhou um papel crucial na indústria espacial. A variação Gulfstream II, produzida pela primeira vez em 1967, foi implantada pela NASA na década de 1980 como meio de treinar pilotos em pousos perfeitos do orbitador do ônibus espacial da NASA.
Programa do ônibus espacial da NASA
Como o quarto programa de voo espacial humano, a era dos ônibus espaciais da NASA mudou a história. O orbitador lançado com dois foguetes propulsores sólidos reutilizáveis voou pela primeira vez em 12 de abril de 1981 e, em 30 anos, foi crucial para muitas missões no espaço.
A frota, incluindo Columbia, Challenger, Discovery, Atlantic e Endeavour, fez parte da construção da Estação Espacial Internacional, prestando serviços para o Telescópio Espacial Hubble, recuperando satélites, cargas úteis e transportando astronautas para o espaço.
O ônibus espacial foi a primeira espaçonave reutilizável, lançando-se verticalmente ao espaço e pousando como um avião. Operou 135 missões e enviou 355 astronautas ao espaço, mas depois que o programa se tornou muito caro e perigoso, a missão final do ônibus espacial operou em 21 de julho de 2011, depois que o Atlantis estacionou no Centro Espacial Kennedy da NASA, na Flórida.
Aeronave de treinamento de transporte
Que o jato particular Gulfstream II. O orbitador do ônibus espacial era conhecido como um “tijolo voador” pelos pilotos que o operavam, pois era complicado de manobrar e o pouso era uma experiência completa. Devido à natureza do orbitador, ele não poderia ser treinado como uma aeronave. Portanto, em 1973, a NASA decidiu modificar quatro jatos Grumman Gulfstream II para se tornarem uma aeronave de treinamento de ônibus espacial (STA).
A aeronave foi alterada para imitar a configuração e a cabine do orbitador quase perfeitamente para treinamento. Dentro da aeronave havia computadores e simuladores que faziam os pilotos se sentirem como se estivessem pilotando uma espaçonave sem motor, segundo a NASA. Isso significava que enquanto os pilotos estivessem encarregados de controlar o avião, o computador decidiria como o ônibus real reagiria. NASA disse:
“Quando o astronauta puxa o manche para trás, por exemplo, o computador decide como um orbitador real reagiria. Em seguida, o computador move a asa e a cauda para fazer o STA agir da mesma maneira. O movimento leva apenas 50 milissegundos para ocorrer, então o piloto não sente nenhum atraso.”
Em 1973, a NASA encomendou duas aeronaves GII modificadas para servir como treinadores de aproximação e pouso para astronautas do ônibus espacial. Embora essas aves tenham se aposentado, a frota da agência ainda inclui aeronaves da Gulfstream (Foto: NASA)
O STA foi construído para reverter seus motores em vôo e operava com dois conjuntos de rodas de pouso principais. A NASA disse que para corresponder à taxa de descida do ônibus espacial e ao perfil de arrasto a 37.000 pés, o trem de pouso principal foi abaixado e o impulso do motor foi revertido. Além disso, os flaps seriam desviados para cima para diminuir a sustentação.
No que foi considerado como “mergulhar de cabeça em uma faixa de concreto a seis milhas de altura”, de acordo com a NASA, o “padrão de pouso” da espaçonave significava que a Gulfstream voaria a 300 mph durante um mergulho, que é “várias vezes mais íngreme do que o de um avião comercial.
A agência espacial disse que as tampas foram instaladas no lado esquerdo das janelas da cabine para imitar a visão que os astronautas teriam da cabine do ônibus espacial. O lado direito da cabine tinha controles e displays convencionais.
Aproximando-se da pista, se os pilotos acertassem a velocidade, uma luz verde no painel de instrumentos simularia um pouso quando os olhos do piloto estivessem 32 pés acima da pista, imitando a posição exata que a cabeça do piloto estaria em um pouso real. A NASA declarou:
“No exercício, o STA ainda está voando a 6 m (20 pés) acima do solo. O piloto instrutor desmarca o modo de simulação, armazena os reversores e executa uma arremetida, nunca – durante as aproximações de treino – pousando a aeronave de fato.”
Gulfstream II para treinamento em ônibus espaciais da NASA (Foto: NASA)
Os quatro STAs geralmente estavam localizados no local de operação avançada da NASA em El Paso, Texas, e os astronautas praticavam no Shuttle Landing Facility e no White Sands Space Harbor.
Treinamento no Gulfstream
Em 2007, a NASA publicou um artigo sobre como era pilotar o STA, com a colaboração de Jack “Trip” Nickel, um piloto de pesquisa, e de Alyson Hickey, uma engenheira de simulações de voo.
O artigo dizia que a aeronave de treinamento era significativa porque, no orbitador real, os comandantes só tinham uma chance de pousar a espaçonave de 110 toneladas. Isso ocorre porque não há chances de dar uma volta, já que a espaçonave não possui motores atmosféricos para ganhar impulso extra, portanto, realizar um pouso perfeito foi crucial.
Níquel disse: “O ônibus espacial tem características de vôo de tijolo, basicamente, com asas. Num avião como este, um jato corporativo, não há céu visível na cabine dianteira. Tudo o que você vê pela janela é sujeira, não há absolutamente nenhum céu. Então, é uma sensação muito ameaçadora. Com os motores em marcha-ré, você está pendurado no cinto."
"Você obtém a dinâmica real do ar real passando por cima da aeronave (e) simplesmente não pode modelar isso com um computador. Simplesmente não há comparação com estar no ar real, vendo os auxílios de pouso reais. Este é apenas o real coisa."
Durante o treinamento, Nickel garantiria a segurança da aeronave, e Hickey monitorava o computador e desempenhava o papel de piloto do ônibus espacial informando os astronautas a bordo. Durante o treinamento, Hickey sentava-se atrás e entre o astronauta à esquerda e o instrutor à direita.
Hickey executaria toda a simulação e, em parceria com Nickel, os dois apresentariam problemas que poderiam acontecer na vida real para o comandante praticante do ônibus espacial resolver.
Nickel disse que esta aeronave funcionou nos “limites estruturais de velocidade no ar em simulação (modo)”, mas a recompensa foi um treinamento realista para pilotos que só tiveram “uma chance” de pousar o avião espacial.
Ônibus espacial Columbia da NASA (Foto: NASA)
A aposentadoria da aeronave
O Gulfstream foi crucial para treinar astronautas na difícil tarefa de pilotar o ônibus espacial. Após milhares de horas e 946 dias de voo, o jato pousou no Aeroporto Internacional Rick Husband Amarillo e taxiou em direção ao Texas Air and Space Museum como local de descanso final em 21 de setembro de 2011. Sua aposentadoria foi sinônimo do encerramento do programa do ônibus espacial.
Two shuttles, two T-38s and one Gulfstream II Shuttle Training Aircraft = too much awesome in one picture to handle. Credit: NASA/Robert Markowitz pic.twitter.com/EtAs1jtf0K
A aeronave é apenas um dos vários outros modelos de aeronaves a serem aposentados pela NASA à medida que a agência continua a se adaptar aos requisitos modernos. Notavelmente, um Boeing 747SP que carregava um telescópio para o Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha (SOFIA) foi aposentado em outubro passado. A unidade fez parte de várias missões revolucionárias.
O avião foi utilizado anteriormente pela Pan American e pela United Airlines antes de chegar às instalações da NASA em 1996. Ele fez parte de uma série de descobertas em todo o universo .
Boeing 747SP (SOFIA) (Foto: NASA)
Além disso, na virada de 2023, a NASA observou que estava se preparando para abandonar sua antiga aeronave DC-8. O jato modificado tem sido usado como laboratório voador, coletando dados cruciais no mundo da exploração espacial. O homem de 54 anos abre caminho para uma aeronave um pouco mais moderna na forma de um Boeing 777.
Ao todo, a NASA implantou bem uma série de modelos comerciais e civis para suas aventuras acima. Este factor continuará a prevalecer neste próximo capítulo da aviação, com o grupo continuando a colaborar com os fabricantes norte-americanos. No início deste ano, concedeu à Boeing um contrato de voo sustentável com a esperança de produzir um demonstrador em escala real durante os próximos cinco anos.
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