Este documento descreve a história e os tipos de foguetões. Resume os principais pontos sobre: 1) A origem dos foguetões na China no século XIII e sua introdução na Europa pelos árabes; 2) O desenvolvimento inicial de foguetões por cientistas como Goddard e von Braun no século XX; 3) Os principais tipos de foguetões, incluindo foguetões químicos, nucleares térmicos e de um ou vários estágios.

1. ESCOLA SECUNDÁRIA JOÃO
GONÇALVES ZARCO
ÁREA: Sociedade, Tecnologia e Ciência
NÚCLEO GERADOR: 1
DR 4 – Contexto Macro-Estrutural
FORMADOR(A): Cristina Soares
Realizado por:
Nuno Pinto
2010/2011

2. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
2010/2011
ÍNDICE DE IMAGENS
Ilustração I – Foguetão em lançamento ………………………………………. 6
Ilustração II – Sputnik …………………………………………………………… 8
Ilustração III – Foguetão de combustível líquido ………………………..…… 9
Ilustração IV – Foguetão de combustível sólido ……………………………… 9
Ilustração V – Foguetão de combustível híbrido ……………………………... 10
Ilustração VI – Foguetão de fusão …………………………………………….. 10
Ilustração VII – Foguetão de um estágio ……………………………………… 11
Ilustração VIII – Foguetão de vários estágios ………………………………… 11
Ilustração IX – Estrutura de foguetão …………………………………………. 12
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3. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
2010/2011
SUMÁRIO
0. INTRODUÇAO …………………………………………………………… 4
1. O FOGUETÃO …………………………………………………………… 5
1.1. Princípios Gerais ………………………………………………… 5
1.2. História ……………………………………………………………. 7
1.3. Tipos de foguetões ………………………………………………. 9
1.4. Modo de funcionamento ………………………………………… 12
2. CONCLUSÃO …………………………………………………………….. 14
BIBLIOGRAFIA
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4. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
2010/2011
0. INTRODUÇÃO
A realização deste trabalho surge no âmbito do DR 4 – Contexto Macro-
Estrutural, da área de Sociedade, Tecnologia e Ciência, da Escola Secundaria
João Gonçalves Zarco, tendo sido proposta a elaboração de um trabalho, com
temática opcional, optei pelo tema O Foguetão.
Os objectivos que pretendo alcançar com a realização deste trabalho são:
 Aprofundar conhecimentos relativos ao foguetão;
 Realizar um breve enquadramento histórico da temática;
 Distinguir os diversos tipo de foguetões;
 Compreender os princípios gerais de funcionamento.
Este trabalho encontra-se estruturado em três partes (introdução,
desenvolvimento e conclusão) sendo que no desenvolvimento serão abordados
os conteúdos relativos à temática. A recolha de informação realizou-se através
da internet.
O foguetão é um veículo espacial que, das primeiras experiências de
lançamento à construção do vaivém, teve um papel primordial nas viagens ao
espaço. Alguns dos momentos mais importantes destas viagens foram o
lançamento do primeiro satélite - o Sputnik - pelos soviéticos, o lançamento do
foguetão Saturno V pelos americanos e a primeira viagem à Lua realizada pelo
Apollo XI.
O foguetão é um veículo que se movimenta no vácuo do espaço, necessitando
transportar oxigénio (para além do combustível), caso contrário a combustão
não se realiza É muito potente, uma vez que precisa de alcançar grande
velocidade para ultrapassar o campo de gravidade da Terra.
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5. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
2010/2011
1. O FOGUETÃO
Um foguetão é uma máquina que se desloca expelindo atrás de si
um fluxo de gás a alta velocidade. Por conservação da quantidade de
movimento (massa multiplicada por velocidade), o foguetão desloca-se no
sentido contrário com velocidade tal que, multiplicada pela massa do foguetão,
o valor da quantidade de movimento é igual ao dos gases expelidos.
Por extensão, o veículo, geralmente espacial, que possui motor(es) de
propulsão deste tipo é denominado foguete, foguetão ou míssil. Normalmente,
o seu objectivo é enviar objectos (especialmente satélites artificiais e sondas
espaciais) e/ou naves espaciais e homens ao espaço.
1.1. Princípios Gerais
Um foguetão é constituído por uma estrutura, um motor de propulsão por
reacção e uma carga útil. A estrutura serve para conter os tanques de
combustível e oxidante (comburente) e a carga útil. Chama-se também
foguetão ao motor de propulsão.
Existem várias formas de forçar os gases de escape para fora do foguetão com
energia suficiente para conseguir propulsionar o foguetão para a frente. O tipo
mais comum, que inclui todos os foguetões espaciais que existem actualmente
e que voaram até hoje, é o chamado foguetão químico, que funciona libertando
a energia química contida no seu combustível através de processo
de combustão. Estes foguetões necessitam de transportar também um
comburente para fazer reagir com o combustível. Esta mistura de gases
sobreaquecidos é depois expandida numa tubagem divergente, a tubagem de
Laval também conhecida como tubo de Bell, de forma a direccionar o gás em
expansão para trás, e assim conseguir propulsionar o foguetão para a frente.
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6. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
2010/2011
Ilustração 1 – Foguetão em lançamento
Existem no entanto outros tipos de motor, por exemplo
os motores nucleares térmicos, que sobreaquecem um gás até altas
temperaturas, bombardeando-o com neutrões provenientes do decréscimo
do combustível. Esse gás é depois expandido na tubagem tal como nos
foguetões químicos. Este tipo de foguetão foi desenvolvido e testado nos
Estados Unidos durante a década de 60, mas nunca chegou a ser utilizado. Os
gases expelidos por este tipo de foguetão são radioactivos, sendo, por isso,
desaconselhado o seu uso dentro da atmosfera terrestre, podendo ser
utilizados fora desta. Este tipo de foguetão tem a vantagem de permitir
melhores resultados comparativamente com os foguetões químicos
convencionais, uma vez que permitem acelerar os gases de escape a
velocidades muito superiores.
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7. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
2010/2011
1.2. História
A origem do foguetão é provavelmente oriental. A primeira notícia que se tem
do seu uso é do ano 1232, na China, onde foi inventada a pólvora.
Existem relatos do uso de foguetões chamados flechas de fogo
voadoras no século XIII, na defesa da capital da província chinesa de Henan.
Os foguetões foram introduzidos na Europa pelos árabes.
Durante os séculos XV e XVI foram utilizados como arma incendiária.
Posteriormente, com o aprimoramento da artilharia, o foguetão bélico
desapareceu até ao século XIX, e foi utilizado novamente durante as Guerras
Napoleónicas.
Os foguetões do coronel inglês William Congreve foram usados
na Espanha em Cádiz (1810), na primeira guerra Carlista (1833 - 1840) e
durante a Guerra de Marrocos (1860).
Nos finais do século XIX e princípios do século XX, apareceram os primeiros
cientistas que viram o foguetão como um sistema para propulsionar veículos
aeroespaciais tripulados. Entre eles destacam-se o russo Konstantin
Tsiolkovsky, os alemães Hermann Oberth e Wernher von Braun, o
estadunidense Robert Hutchings Goddard, e, mais tarde os russos Sergei
Korolev e Valentin Gruchensko
Os foguetões construídos por Goddard, embora pequenos, já tinham todos os
princípios dos modernos.
Os alemães, liderados por Wernher von Braun, desenvolveram durante
a Segunda Guerra Mundial os foguetões V-1 e V-2 , que foram a base para as
pesquisas realizadas nos EUA e na URSS no pós-guerra. Ambas as bombas
nazis, usadas para bombardear Paris e Londres no final da guerra, podem ser
mais bem definidas como míssil. A rigor, o V-1 não chega a ser um foguetão,
mas um míssil que voa como um avião a jato.
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8. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
2010/2011
Inicialmente foram desenvolvidos foguetões especificamente destinados ao uso
militar, normalmente conhecidos como mísseis balísticos intercontinentais. Os
programas espaciais que os estadunidenses e os russos colocaram em marcha
basearam-se em foguetões projetados com finalidades próprias para a
astronáutica, derivados dos de uso militar. Particularmente os usados
no programa espacial soviético eram derivados do R.7, míssil balístico, que
acabou por ser usado para lançar as missões Sputnik.
Ilustração 2 – Sputnik
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9. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
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1.3. Tipos de Foguetões
Quanto ao tipo de combustível usado, existem três tipos de foguetões:
1. Foguetão de combustível líquido - o propulsante e o oxidante estão
armazenados em tanques fora da câmara de combustão e são
bombeados e misturados na câmara onde entram em combustão;
Ilustração 3 – Foguetão de combustível liquido
2. Foguetão de combustível sólido - o propulsante e oxidante, estão já
misturados na câmara de combustão em estado sólido.
Ilustração 4 - Foguetão de combustível sólido
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10. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
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3. Foguetão de combustível híbrido – o propulsante e oxidante estão em
câmaras separadas e em estados diferentes: líquido/sólido
ou gasoso/sólido. Atualmente encontra-se em estado de testes em países
como EUA e Brasil.
Ilustração 5 - Foguetão de combustível híbrido
Os foguetões protelados por fontes de energia ainda não dominadas e,
portanto, ainda impraticáveis dado o estágio da tecnologia atual são:
 Foguetão de antimatéria e Foguetão de fusão
Ilustração 6 - Foguetão de fusão
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11. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
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Quanto ao número de estágios, um foguetão pode ser:
1. Foguetão de um estágio - neste caso o foguetão é "monolítico";
Ilustração 7 – Foguetão de um estágio
2. Foguetão de múltiplos estágios - possui múltiplos estágios que vão
queimando em sequência, sendo descartados quando o combustível
acaba permitindo aumentar a capacidade de carga do foguetão.
Ilustração 8 - Foguetão de vários estágios
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12. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
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1.4. Modo de Funcionamento
O princípio de funcionamento do motor do foguetão baseia-se na terceira
lei de Newton, a lei da ação e reação, que diz que "a toda ação corresponde
uma reação, com a mesma intensidade, a mesma direção e sentido contrário".
Imaginemos uma câmara fechada onde exista um gás em combustão. O
queimar do gás irá produzir pressão em todas as direções. A câmara não se
moverá em nenhuma direção pois as forças nas paredes opostas da câmara
irão anular-se.
Ilustração 9 - Estrutura de foguetão
Se introduzirmos um bocal na câmara, onde os gases possam escapar, haverá
um desequilíbrio. A pressão exercida nas paredes laterais opostas continuará
não produzindo força, pois a pressão de um lado anulará a do outro. Já a
pressão exercida na parte superior da câmara produzirá um impluso, pois não
há pressão no lado de baixo (onde está o bocal).
Assim, o foguetão irá deslocar-se para cima por reação à pressão exercida
pelos gases em combustão na câmara de combustão do motor. Daí este tipo
de motor ser chamado de propulsão por reação.
Como no espaço exterior não há oxigénio para queimar com o combustível, o
foguetão deve levar armazenado em tanques não só
o propulsante (combustível), mas também o oxidante(comburente).
A magnitude do impluso produzido (expressão que designa a força produzida
pelo motor de foguetão) depende da massa e da velocidade dos gases
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13. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
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expelidos pelo bocal. Logo, quanto maior a temperatura dos gases expelidos,
maior o impulso. Assim, surge o problema de proteger a câmara de combustão
e o bocal das altas temperaturas produzidas pela combustão. Uma maneira
engenhosa de fazer isto é, usar um fino jato do próprio propulsante usado pelo
foguetão nas paredes do motor, para formar um isolante térmico e refrigerar o
motor.
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14. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
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2. CONCLUSÃO
Ao mencionar o termo foguetão referirmo-nos a um motor que impulsiona um
veículo expelindo gases de combustão por queimadores situados na sua parte
traseira. Difere de um motor a jato por transportar o seu próprio oxidante, o que
lhe permite operar na ausência de um suprimento de ar. Os motores dos
foguetões têm sido utilizados amplamente em vôos espaciais, nos quais a sua
grande potência e capacidade de operar no vácuo são essenciais, mas
também podem ser empregados para movimentar mísseis, aeroplanos e
automóveis.
Considero que com a realização deste trabalho consegui cumprir os objectivos
inicialmente previstos, apesar das dificuldades sentidas na pesquisa de
informação sobre a temática, assim como o tempo disponível para a
concretização do trabalho. No entanto o balanço feito é positivo.
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15. NG 1; DR 4 – Contexto Macro-Estrutural; O FOGUETÃO
2010/2011
BIBLIOGRAFIA
http://8d-cve.blogspot.com/2008/11/fogetes.html; consultado a 11-04-2011
http://astronomia.cvg.com.pt/explormenu.html; consultado a 11-04-2011
http://brasilnicolaci.blogspot.com/2011_01_30_archive.html; consultado a 11-04-2011
http://pt.wikipedia.org/wiki/Foguete_de_combust%C3%ADvel_h%C3%ADbrido; consultado a
11-04-2011
http://tecnologiasemalta.blogspot.com/; consultado a 11-04-2011
http://pbrasil.wordpress.com/2010/08/18/sobre-o-vsb/; consultado a 11-04-2011
http://imagohistoria.blogspot.com/2011_03_01_archive.html; consultado a 11-04-2011
http://pt.wikipedia.org/wiki/Foguete_espacial; consultado a 11-04-2011
http://www.infopedia.pt/$foguetao; consultado a 11-04-2011
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