O documento apresenta informações gerais sobre foguetes e a história da propulsão aeroespacial, incluindo detalhes sobre foguetes pioneiros como o V-2 e o Saturno V, assim como sobre programas espaciais como Mercury, Gemini e Apollo. Resume também os principais conceitos e métodos de propulsão atualmente utilizados.

1. Universidade Federal do ABC
Aula 1
Foguetes - generalidades
EN 3255 Propulsão Aeroespacial
EN3225 Propulsão Aeroespacial

2. FOGUETES: UM BREVE HISTÓRICO
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EN3225 Propulsão Aeroespacial

3. Foguetes
Para enviar um satélite até uma
LEO (8 km/s) é necessário
providenciar meios de
aceleração.
Os foguetes de propulsão química
são (atualmente) o meio mais
eficaz de se colocar objetos em
órbitas terrestres.
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EN3225 Propulsão Aeroespacial

4. Robert H. Goddard
• Robert Hutchings Goddard foi um
físico experimental norte-americano,
considerado pai dos modernos
foguetes.
• Goddard lançou o primeiro foguete de
combustível líquido (gasolina e
oxigênio líquido) em 16 de março de
1926, em Auburn, Massachusetts.
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5. “É difícil dizer o que é impossível, pois o sonho de ontem é a
esperança de hoje e a realidade do amanhã.”
Robert H. Goddard
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6. V2
• O foguete V2 (cujo nome-código
alemão original era A4), foi o primeiro
míssil balístico, tendo sido usado pela
Alemanha durante as últimas fases da
Segunda Guerra Mundial.
• Eram propelidos a etanol (mistura com
25% de água) e oxigênio líquido,
chamado de LOX.
• Os motores geravam um máximo de
72574 kg de empuxo, desenvolvendo
velocidade de 1341 m/s.
• O álcool etílico usado nestes foguetes
era extraído de batata, produzida em
abundância principalmente na Prússia
Oriental.
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7. V2
Massa de Lançamento: 13000 Kg
Massa de etanol (75%): 3710 Kg
Massa de oxigênio Líquido: 4900 Kg
Massa fluidos auxiliares: 145 Kg
Massa estrutural: 3507 Kg
Velocidade de ejeção dos gases: 1962 m/s
Empuxo: 242307 N
Aceleração na decolagem: 0,9g
Tempo de propulsão: 65 s
Velocidade máxima: 5400 Km/h
Altitude máxima: 90 Km
V2 do Musée de l'Armée, Paris
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8. V2
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9. Wernher von Braun
• Cientista alemão e uma das figuras principais no
desenvolvimento de foguetes na Alemanha e nos
Estados Unidos.
• Estudou engenharia mecânica no Instituto de
Tecnologia Charlottenburg de Berlim.
• Antes e durante a Segunda Guerra Mundial,
trabalhou no programa alemão de foguetes,
alcançando progressos memoráveis.
• Foi o responsável do aperfeiçoamento do V2.
• Entregou-se voluntáriamente aos americanos,
naturalizando-se cidadão dos EUA em 1955.
• Entrou na NASA em 1960, onde foi o diretor do
Centro Espacial de 1960 à 1970, onde dirigiu os
programas de voos tripulados: Mercury, Gemini e
Apollo.
• É o pai do foguete Saturno V que levou os
astronautas dos EUA à Lua.
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Wernher Magnus Maximilian
von Braun
(março de 1912-junho de 1977)

10. Wernher von Braun
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11. Os Vostok
• Vostok ("Oriente" em russo ) foi
uma família de foguetes projetada
para o programa de voos espaciais
tripulados.
• Lançou o Sputnik, primeiro satélite
artificial, e também a primeira nave
espacial tripulada.
4 motores RD-107-8D74-1959 (empuxo: 970,86 kN)
Empuxo total: 3883,4 kN
Tempo de queima: 118 seconds
Combustível: RP-1/LOX
Primeiro lançamento: outubro de 1957
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RP-1: do inglês Refined Petroleum 1
(querosene Refinada 1)

12. O Projeto Mercury
1959-1963
• Foi o primeiro projeto
tripulado de exploração
espacial da NASA.
• Um de seus objetivos era
estabelecer a superioridade
dos EUA no espaço e
suplantar as conquistas
espaciais soviéticas.
• Outro objetivo era preparar
a tecnologia que iria levar
homens a Lua.
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13. A família Atlas
Motor RD-180 (2 bocais)
Empuxo: 4152 kN
Impulso específico: 311 s
Tempo de queima: 253 s
Combustível: RP-1/LOX
Primeiro lançamento: 29/julho/1960
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14. O Projeto Gemini
1962-1966
• O Projeto Gemini foi o segundo
projeto de exploração espacial
realizado pela Nasa.
• Realizaram-se diversas
pesquisas sobre o
comportamento dos tripulantes
e as máquinas no espaço.
• Foi dada ênfase às manobras de
acoplamento em órbita
terrestre e atividades extraveiculares, habilidades
consideradas importantes para
o voo até a Lua.
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15. O Projeto Apollo
1961–1972
• O programa Apollo foi
um esforço espacial
realizado pelaNASA, com
o objetivo de enviar os
primeiros seres
humanos para a Lua.
• Os lançadores Saturno V
foram desenhados
especificamente para o
Projeto Apollo.
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16. O Saturno V
O Saturno V foi desenvolvido por
Wernher von Braun no Marshall
Space Flight Center em
Huntsville, Alabama juntamente
com Boeing, North American
Aviation, Douglas Aircraft
Company sob coordenação da
IBM.
Propelido por cinco motores F-1 do
primeiro estágio, mais os 5
motores J-2 no segundo estágio
e um J-2 no terceiro estágio.
Primeiro lançamento: 9/novembro/1967
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17. Rocketdyne F-1
Empuxo 34,02 MN
Tempo de funcionamento: 150 s
Combustível: RP-1 e Oxigênio líquido
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18. Rocketdyne J-2
Empuxo: 5 MN
Tempo de funcionamento: 360 s
Combustível: LOX e Hidrogênio líquido
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19. Ônibus espacial
• Veículo parcialmente
reutilizável usado pela NASA
como veículo lançador e nave
para suas missões tripuladas.
• Ele tornou-se o sucessor da
nave Apollo usada durante o
Projeto Apollo.
• O ônibus voou pela primeira
vez em 1981, e realizou sua
última missão em 2011.
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Discovery
23/outubro/2007
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20. Ônibus espacial
Endeavour
4/agosto/2007
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21. 21
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22. Veículos lançadores atuais (1)
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23. Veículos lançadores atuais (2)
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24. Métodos cujas tecnologias existem atualmente
Impulso específico (segundos)
Empuxo (Newtons)
Duração
Combustível sólido
100-400
103-107
minutos
Combustível híbrido
150-420
-
minutos
Foguete monopropulsor
100-300
0.1-100
milésimos de segundo
a minutos
Foguete bipropulsor
100-400
0.1-107
minutos
Foguete tripropulsor
250-450
-
minutos
n/a
0.001-100
indefinido
Air-augmented rocket
500-600
-
segundos a minutos
Liquid air cycle engine
450
-
segundos a minutos
200-600
10-2-10
minutos
Arcjet rocket
400-1200
10-2-10
minutos
Hall effect thruster (HET)
800-5000
10-3-10
meses
Propulsor de íons
1500-8000
10-3-10
meses
FEEP (Field Emission Electric Propulsion)
10000-13000
10-6-10-3
semanas
Magnetoplasmadynamic thruster (MPD)
2000-10000
100
semanas
-
-
-
5000
20
meses
1000-30000
40-1200
dias a meses
700-1200
1-100
semanas
900
105
minutos
Método de propulsão
Roda de impulso (apenas controle de posição)
Resistojet rocket
Pulsed plasma thruster (PPT)
Pulsed inductive thruster (PIT)
Variable specific impulse magnetoplasma rocket (VASIMR)
Foguete térmico solar
Foguete térmico nuclear
Foguete elétrico nuclear
Utiliza um método de propulsão elétrica
Vela solar
N/A
9 N/km2 (a 1 UA)
indefinido
Mass drivers
N/A
indefinido
segundos
1-1012
minutos
Tether propulsion
N/A
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25. Métodos menos convencionais
Método de propulsão
Impulso específico
Empuxo
(segundos)
(Newtons)
Vela magnética
N/A
Indefinido
indefinido
Mini-magnetospheric plasma
propulsion
N/A
indefinido
indefinido
1000-2000
103-106
-
Nuclear pulse propulsion
(Orion drive)
2000-100,000
109-1012
meia hora
Antimatter catalyzed nuclear
pulse propulsion
2000-40,000
-
dias-semanas
10,000
103-107
meia hora
Reator de fissão gasosa
Nuclear salt-water rocket
Beam-powered propulsion
Foguete nuclear fotônico
Efeito Biefeld-Brown (Lifter)
Duração
propulsão por feixes de energia
5x106
1-105
anos
N/A
0.01-1 (currently)
semanas, provavelmente
meses
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26. Propulsão aeroespacial de hoje
Motores a jato para vôos supersônicos & foguetes químicos e elétricos são o
“estado-da-arte” em propulsão aeronáutica e espacial.
Evolução dos motores aeronáuticos: hp/lb vs hp & ƞ0 vs hp.
EN3225 Propulsão Aeroespacial
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27. Evolução dos motores aeronáuticos:
velocidade x potência
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28. Razão empuxo-peso x Isp
para propulsão espacial
Futuro
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EN3225 Propulsão Aeroespacial

29. Massa inicial x Dv
para propulsão espacial
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30. Lançadores brasileiros
Sonda 1
Sonda 2
VS 40
Sonda 3
Sonda 4
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31. Lançadores brasileiros
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32. VSB-30
AGA0521 - Aula 4a: Foguetes
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33. MISSÕES DE LANÇAMENTO
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34. Uma missão completa
AGA0521 - Aula 4a: Foguetes
EN3225 Propulsão Aeroespacial
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35. Carga útil
Equipamento, material (incluindo
tripulação) e outros objetos
que utilizam o foguete para
chegar à orbita (ou ao seu
destino).
“tudo o que sobrar se
tirarmos o foguete e o
combustível”.
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36. “Entrega” (deploying)
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37. “Carona”
Piggy-back
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38. Primeira órbita a ser alcançada
•
•
•
•
LEO – casos mais comuns
GEO
Outras órbitas mais altas
Escape para o espaço profundo
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39. Continuidade da missão
Normalmente, não são responsabilidade do
lançador, devendo ser providenciadas por
outros sistemas a bordo do satélite/sonda.
• Manobras orbitais
• Rendezvous
• Manobras de retorno
• Reentrada
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40. Local do lançamento
• Latitudes privilegiadas
Velocidade da superfície da Terra no equador:
Ds 2  6400 km
veq 

 1670 km/h  465 m/s
Dt
24 h
Esta velocidade varia com o cosseno da latitude.
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41. Local de lançamento
• Instalações
Cabo Kennedy/ Canaveral - Florida
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Guiana Space Centre

42. Local de lançamento
Base de Alcântara
(Maranhão)
AGA0521 - Aula 4a: Foguetes
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43. Local do lançamento
• Meteorologia
Um lançamento
sem vento e sem
chuva é muito
mais fácil!
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