Esta noite tive um sonho, meio estranho, sonhei que o
lançamento do VLS que vai ocorrer esta semana tinha
fracassado, e o problema no sonho teria sido a
operação de basculamento/geração de spin do quarto
estagio. Estranho ter sonhado isto : )))
Alguns dados sobre o VLS.
Ele tem 49,609 kg de peso quando na plataforma
O seu corpo principal tem 1 metro de diâmetro por 19
metros de altura.
Uma vez com o motor principal e os quatro boosters
acionados o empuxo total de lançamento é de 106,960
kgf.
Os boosters auxiliares de lançamento tem cada um o
peso total de 8,550 kg, com um peso vazio de 1,328
kg, dando uma queima de 59 segundos que vai gerar
30,900 kgf de empuxo ( no vácuo ) . Os booters não
apresentam deflexão de tubeira.
O segundo estágio tem a tubeira móvel, sendo
responsável pelo direcionamento do foguete a partir do
momento que este deixa a plataforma até o final de sua
queima, ele tem 8,720 kg de peso total, sendo 1,536
kg de peso vazio, com um tempo de queima de 58
segundos, oque fornece um empuxo de 32,700 kgf ( no
vácuo)
O terceiro estágio também tem tubeira móvel para
correção de trajetória e pesa no total 5,664 kg, sendo
1,212 kg o seu peso vazio, o tempo de queima é de 56
segundos e ele fornece um empuxo de 21,250 kgf (no
vácuo).
O quarto e ultimo estágio não é guiado, e tem o
satélite na sua ponta, ele é acionado depois da
operação de basculamento, primeiro dois pequenos
motores sólidos nas suas laterais são acionados para
que ele gire em torno do seu próprio eixo criando
estabilidade giroscopica, depois o motor principal é
acionado. O quarto estágio tem um peso de 1,025 kg,
sendo o peso vazio de 190Kg, o período de queima é de
68 segundos, para um empuxo gerado de 3,390 kgf ( no
vácuo).
Do peso total do foguete na plataforma ou seja,
49,609Kg, aproximadamente 41.000Kg é de combustível,
que no caso do VLS é um propergol solido a base de
perclorato de amônia.
A separação dos estágios e da coifa que envolve o
satélite se da por parafusos pirotécnicos, que são
peças mecânicas de montagem, porem que no seu interior
transportam uma pequena quantidade de material
explosivo que quando detonados por uma corrente
elétrica destroi a fixação mecânica liberando o
estagio seguinte.
A coifa é alijada quando se inicia a queima do
terceiro estagio.
Existem dois tipos de guiagem que se utiliza em um
lançamento deste tipo, OPEN LOOP e CLOSE LOOP.
Quando o foguete ainda esta na plataforma de
lançamento, ainda na contagem regressiva, existe uma
operação chamada de alinhamento de giroscopio, que
consiste em fornecer energia ao giroscopio da mesa de
guiagem inércial e fornecer ao computador de porto
aquele ponto como sendo o ponto de referencia
inicial, bem como os demais pontos de referencia ao
longo da rota.
Quanto o foguete é lançado, a uma certa altura, 4000
metros aproximadamente, a até uns 20.000 metros ele
entra em uma fase de máxima pressão, onde o arrasto
com a atmosfera será máximo e o nível de vibração é
grande. Abaixo de 4000 metros a velocidade do foguete
ainda é pequena e acima de 20.000 o ar já esta bem
rarefeito.
A vibração tem um efeito bastante prejudicial a um
sistema de navegação inércial, provocando erros de
posicionamento, como os erros em sistema desta
natureza são cumulativos um erro no inicio do vôo vai
se somando aos erros de meio curso e traduzem em um
maior erro final, entao se criou um artificio para
corrigir o problema.
No lançamento até uma certa altura do vôo, que é a
entrada do terceiro estagio o sistema de navegação é
OPEN LOOP, isto é, preserva como referencia aquele
ponto inserido na plataforma durante o alinhamento do
giroscopio, pontos este que vai tendo seu erro
progressivo aumentado com o decorrer do vôo.
À partir do terceiro estagio a navegação passa a ser
CLOSE LOOP, pois o foguete começa a ser rastreado por
um radar de longo alcance, com isto sua posição
verdadeira é conhecida sendo entao transmitida para o
computador de bordo pela estação de rastreamento, o
computador de bordo entao zera o erro de posição,
entre o valor fornecido pelo sistema inércial ( que
contem o erro cumulativo) e o valor verdadeiro do
radar de terra, como o erro cumulativo é maior no
inicio do vôo devido a turbulências atmosféricas o
erro desta etapa em diante passa a ser muito pequeno.
Apenas fazendo um adento na questão de mísseis
balísticos intercontinentais, quando são lançados
também são OPEN LOOP, voam pela atmosfera e absorvem
todo o erro cumulativo, mas não é estrategicamente
viáveis torna- los CLOSE LOOP, pois o inimigo pode
destruir as estações de correção primeiro, assim o
míssil tem que ser projetado para ter o menor erro
cumulativo possível pois sua rota será toda OPEN LOOP,
o sistema de atualização estelar surgiu para resolver
este tipo de problema, já que ele ajuda a zerar o erro
sem a ajuda de nenhuma instalação em terra. Os mísseis
lançados de submarinos tem uma precisão menor devido
ao fato de que durante o alinhamento dos seus
giroscopios eles obrigatoriamente absorveram o erro
cumulativo do sistema inércial do próprio submarino.
Voltando ao VLS, quando o terceiro estagio se queima,
tem inicio a manobra de basculamento. Como o quarto
estagio é um foguete "burro" sem direcionamento
algum, mas com o satélite na ponta, é necessário que
ele seja disparado para uma região do espaço de modo a
que no final da sua queima a altitude, velocidade e
posição do satélite esteja correta.
Entao o sistema inércial mais computador calculam a
direção correta para o qual o quarto estagio tem que
ser apontado, e através de jatos de gases frios,
manobrar o conjunto para aquela direção, uma vez
apontado o quarto estagio é separado e pois pequenos
foguetes sólidos acionados para conferir a este
estagio um movimento de rotação que vai gerar
estabilidade giroscopica, com o estagio girando o
motor principal é acionado, a partir do momento que o
quarto estagio é acionado o VLS é um busca pé sem a
menor inteligência, que tem que confiar apenas no
calculo do computador para a manobra de basculamento.
Uma pergunta pode surgir, mas porque não se da
inteligência ao quarto estagio? A resposta é peso. O
VLS tem uma capacidade de lançamento de 400 a 200Kg
dependendo da orbita, o quarto estagio pesa 190Kg
quando vazio, e praticamente entra em orbita com o
satélite, entao dotar o quarto estagio de um sistema
de orientação ou tiraria uma parcela enorme da carga
útil, ou entao compensar isto com mais potência de
estágios anteriores, oque daria um crescimento de peso
geométrico no foguete final.
Uma pessoa mais atente poderia sugerir que os estágios
superiores fosse de combustível liquido que tem um
peso morto muito menor que daria um belo incremento de
desempenho, perfeito, o caminho é este mesmo, e esta é
uma das principais deficiências de projeto.
O VLS como qualquer obra de engenharia tem seus
defeitos e virtudes, que nem sempre sao decididas por
motivos tecnicos as vezes motivos politicos e natureza
humana decidem muito, mas falar sobre isto é assunto
para um outro mail, hoje já escrevi demais.
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