Os dois motores do sistema de manobras do módulo (OMS) são localizados em tanques na parte traseira do módulo, um em cada lado da cauda. Esses motores colocam o ônibus na órbita final, mudam sua posição de uma órbita para outra, e reduzem a velocidade do ônibus na reentrada.



Os motores OMS queimam combustível monometil hidrazina (CH3NHNH2) e nitrogênio tetróxido oxidase (N2O4). De forma interessante, quando essas duas substâncias entram em contato, elas entram em ignição e se queimam automaticamente (não precisa de fagulha) na ausência de oxigênio. O combustível e a oxidase são mantidos em tanques separados, ambos pressurizados por hélio. O hélio empurra os fluidos pelas linhas de combustível (não é necessária nenhuma bomba mecânica). Em cada linha de combustível, existem duas válvulas selenóides carregadas à corda mola que fecham as linhas. O gás nitrogênio pressurizado, de um pequeno tanque perto do motor, abre as válvulas e permite que o combustível e a oxidase fluam para a câmara de combustão do motor. Quando os motores são desligados, o nitrogênio vai das válvulas para as linhas de combustível momentaneamente, para limpar as linhas de qualquer resíduo de combustível e oxidase; essa limpeza das linhas previne qualquer explosão indesejada. Durante um único vôo, existe nitrogênio suficiente para abrir as válvulas e limpar as linhas 10 vezes.

Apenas um ou ambos os motores OMS podem disparar, dependendo da manobra do módulo. Cada motor OMS pode produzir 26.400 N de impulso. Os motores OMS juntos podem acelerar o ônibus em 0,6 m/s2. Essa aceleração pode mudar a velocidade do ônibus em no máximo 305 m/s. Para entrar ou sair da órbita é necessário cerca de 31-153 m/s de mudança na velocidade. Ajustes de órbita necessitam de 0,61 m/s de mudança na velocidade. Os motores podem ligar e desligar 1.000 vezes e ter um total de 15 horas de funcionamento.



O perfil do ônibus no lançamento e na subida para a órbita


Imagem cedida pela NASA
Separação do SRB

Enquanto o ônibus está cheio de combustível na plataforma, ele pesa cerca de 2 milhões de kg. O ônibus descansa nos SRBs enquanto o pré-lançamento e as preparações para o lançamento final acontecem em T menos 31 segundos:

  1. T menos 31 s - o computador de bordo assume o controle da seqüência de lançamento;
  2. T menos 6,6 s - os motores principais do ônibus entram em ignição um de cada vez (0,12 s de diferença). Os motores criam mais de 90% do seu impulso máximo;
  3. T menos 3 s - os motores principais estão em posição de lançamento;
  4. T menos 0 s - os SRBs entram em ignição e o ônibus é lançado da plataforma;
  5. T mais 20 s - o ônibus se levanta corretamente (180 graus de subida, 78 graus de inclinação);
  6. T mais 60 s - os motores estão com aceleração máxima;
  7. T mais 2 min - os SRBs se separam do módulo e do tanque de combustível numa altitude de 45 km. Os motores principais continuam funcionando;
    • Os pára-quedas se desdobram dos SRBs.
    • Os SRBs vão pousar no oceano a cerca de 225 km da costa da Flórida.
    • Navios vão recuperar os SRBs e rebocá-los de volta para o Cabo Canaveral para processamento e reutilização.
  8. T mais 7,7 min - os motores principais diminuem para manter a aceleração abaixo de 3g's para que o ônibus não se desintegre;
  9. T mais 8,5 min - desligamento dos motores principais;
  10. T mais 9 min - o ET se separa do módulo. O ET se queimará na reentrada;
  11. T mais 10,5 min - os motores OMS são ativados para colocá-lo na órbita mais baixa;
  12. T mais 45 min - os motores OMS são ativados de novo para colocá-lo numa órbita mais alta e circular (cerca de 400 km);
Você está agora no espaço e pronto para continuar sua missão.

Agora, veremos o lugar em que você vai viver enquanto estiver no espaço.

Módulo
Uma vez no espaço, o módulo é sua casa por 7 a 14 dias. O módulo pode ser orientado para que as portas do compartimento de carga fiquem voltadas para a Terra ou para longe da Terra dependendo dos objetivos da missão; na verdade, as orientações podem ser mudadas durante a missão. Uma das primeiras coisas que o comandante irá fazer é abrir as portas do compartimento de carga para esfriar o módulo.

O módulo consiste nas seguintes partes:

  • compartimento da tripulação - onde se vive e trabalha
  • fuselagem dianteira (parte superior, inferior) - contém equipamento de apoio (células combustíveis, tanques de gás) para o compartimento da tripulação
  • módulo de sistema de controle de reação dianteiro (RCS) - contém jatos de foguete para virar o módulo em várias direções
  • cabine pressurizada móvel - usada para as caminhadas espaciais e pode ser colocada dentro do compartimento da tripulação ou dentro do compartimento de carga
  • fuselagem média
    • contém partes essenciais (tanques de gás, instalações elétricas, etc.) para ligar o compartimento da tripulação com os motores traseiros
    • formam o chão do compartimento de carga
  • portas do compartimento de carga - o teto do compartimento de carga é essencial para esfriar o módulo
  • braço manipulador de controle remoto - localizado no compartimento de carga
    • movimenta equipamentos grandes para dentro e fora do compartimento de carga
    • plataforma para astronautas que estiverem caminhando do lado de fora
  • fuselagem traseira - contém os motores principais
  • tanques (2) OMS/RCS - contém os motores de manobras do módulo e o módulo RCS traseiro; gira o módulo e muda de órbitas
  • partes de avião do módulo - fazem o ônibus voar na hora de pousar
    • asas
    • cauda
    • flap do corpo do ônibus
Você viverá no compartimento da tripulação, que é localizado na fuselagem dianteira. O compartimento da tripulação tem 2.325 pés cúbicos de espaço com a cabine pressurizada dentro ou 2.625 pés cúbicos com ela fora.


Recortando o desenho do compartimento da tripulação do módulo

O compartimento da tripulação tem três andares:

  • andar de vôo - andar superior
    • andar dianteiro - contém todos os controles e sistemas de alerta do ônibus espacial (também conhecido como cabine do piloto)
    • assentos - comandante, piloto, assentos para os especialistas (dois)
    • andar traseiro - contém os controles para as operações do módulo
      • manobrando o módulo enquanto em órbita (encontro, acoplagem)
      • distribuindo a carga útil
      • operando o braço manipulador de controle remoto
  • andar médio
    • alojamento (cozinha, beliches, banheiro)
    • compartimentos de estocagem (equipamento pessoal, equipamento essencial para a missão, experimentos)
    • equipamento de exercício
    • cabine pressurizada - em alguns vôos
    • escotilha de entrada
  • andar de baixo (compartimento do equipamento) contém os equipamentos vitais, sistemas elétricos etc.
Agora que você já viu as partes do módulo, veremos de perto como ele permite que você viva no espaço.

A vida no espaço
O módulo do ônibus fornece um ambiente onde você pode viver e trabalhar no espaço.


Imagem cedida pela NASA
O ônibus espacial Endeavour (STS113) em órbita, visto da Estação Espacial Internacional

Ele precisa ser capaz de fazer o seguinte:

  • fornecer um sistema de recurso salva vida
    • controle da atmosfera, suprimentos e reciclagem
    • água
    • controle de temperatura
    • luz
    • estoque de comida
    • remoção de dejetos
    • proteção contra fogo
  • mudar de posição e de órbita
  • permitir a comunicação com controladores de vôo em terra (comunicação e rastreamento)
  • encontrar-se (navegação)
  • fazer energia elétrica
  • coordenar e fornecer informação (computadores)
  • permitir que você faça um trabalho útil
  • satélites para lançamento/recuperação
  • construção - como a construção da
  • Estação Espacial Internacional
  • administrar experimentos

O sistema

O módulo deve fornecer um ambiente similar ao da Terra. Precisa ter ar, comida, água e temperatura confortável. Ele também precisa se livrar dos dejetos que o corpo humano produz (dióxido de carbono, urina, fezes) e protegê-lo do fogo. Vamos ver esses aspectos do sistema salva-vidas do módulo.

A bordo do ônibus espacial é preciso ter o seguinte:

  • atmosfera parecida com a da Terra;
  • remoção do dióxido de carbono;
  • remoção de gases desnecessários ou contaminados;
  • ambiente com umidade normal
Nossa atmosfera é feita de uma mistura de gases (78% de nitrogênio, 21% de oxigênio, 1% de outros gases) numa pressão de 14 lbs/in2 (1 atm) que inspiramos e expiramos. O ônibus espacial deve fornecer uma atmosfera similar. Para fazer isso, o módulo carrega oxigênio líquido e nitrogênio líquido em dois sistemas de tanques pressurizados, que ficam na fuselagem média (cada sistema tem dois tanques, num total de quatro tanques). O sistema de pressurização da cabine combina os gases na mistura correta da pressão atmosférica normal. Enquanto está em órbita, só um sistema de oxigênio-nitrogênio é usado para pressurizar o módulo. Durante o lançamento e aterrissagem, os dois sistemas de ambos os gases são usados.

Cinco grupos de ventiladores fazem a atmosfera circular. O ar circulado pega o dióxido de carbono, calor e umidade:

  • o canister de dióxido de carbono químico remove o dióxido de carbono reagindo com o hidróxido de lítio. Esses canisters localizam-se no andar de baixo do compartimento da tripulação e são trocados a cada 12 horas;
  • os filtros e canisters de carvão removem odores desnecessários, poeira e produtos químicos voláteis de vazamentos, derramamentos e liberação de gases;
  • uma cabine conversora de calor no andar de baixo resfria o ar e condensa a umidade, que é coletada num sugador. A água no sugador é movida junto com o ar para um ventilador separador, que usa força centrífuga para separar água do ar. O ar é circulado novamente, e a água vai para um tanque de água inutilizável.

Além do ar, a água também é muito importante dentro do módulo. A água é feita de oxigênio líquido e hidrogênio nas células combustíveis do ônibus espacial (as células podem fazer 11 kg de água por hora). Ela passa por um separador de hidrogênio para eliminar qualquer gás hidrogênio preso (excesso de hidrogênio é despejado do lado de fora). A água então é armazenada em quatro tanques localizados no andar de baixo. Em cada tanque cabem 75 kg. Os tanques de água são pressurizados por nitrogênio para que a água possa fluir para o andar médio, para ser usada pela tripulação. A água potável é filtrada para que sejam removidos micróbios e pode ser aquecida ou resfriada em vários convertores de calor, dependendo do uso (preparação de comida, consumo, higiene pessoal). Água em excesso produzida pelas células volta para o tanque de água inutilizável e é subseqüentemente despejada ao lado de fora.

O espaço é um ambiente extremamente frio e as temperaturas variam drasticamente em diferentes partes do módulo. Você deve pensar que aquecer o módulo seria um problema. Entretanto, o equipamento eletrônico gera calor suficiente para aquecer a nave. O problema é se livrar do excesso de calor. O sistema de controle de temperatura tem que realizar duas funções muito importantes:

  • distribuir o calor pelo módulo onde é necessário (fuselagem média e partes traseiras) para que os sistemas vitais não congelem no frio espacial;
  • livrar-se do excesso de calor;

Para fazer isso, o ônibus possui alguns métodos para lidar com o controle de temperatura:

  • métodos passivos - geralmente simples, dão pequenas cargas de calor e precisam de pouca manutenção
    • material isolantes (cobertores), revestimento de superfície, tintas - reduzem a perda de calor através das paredes dos vários componentes, assim como o isolamento da sua casa
    • aquecedores elétricos - usam fios eletricamente aquecidos como uma torradeira, para aquecer várias áreas
  • métodos ativos - mais complexos, usam fluidos para dar conta de grandes cargas de calor, requerem manutenção
    • placas frias - placas de metal que absorvem calor pelo contato direto com o equipamento ou por condução
    • convertores de calor - absorvem calor do equipamento usando fluido. O equipamento irradia calor para um fluido (água, amônia) que de volta passa o calor para o freon. Ambos os fluidos são bombeados e colocados novamente em circulação para retirar o calor.
    • bombas, linhas, válvulas - transportam o calor absorvido de uma área para a outra.
    • irradiadores - localizados nas superfícies internas das portas do compartimento de carga que irradiam o calor absorvido para o espaço
    • vaporizador instantâneo/fervedor de amônia - esses dispositivos ficam localizados na fuselagem traseira e transferem calor dos grupos de Freon líquido para o lado de fora, quando as portas do compartimento de carga estão fechadas ou quando os irradiadores do compartimento de carga estão sobrecarregados.
      • Vaporizador instantâneo
        1. Os grupos de Freon líquido envolvem um núcleo central.
        2. Os vaporizadores pulverizam água no núcleo aquecido.
        3. A água evapora removendo o calor.
        4. O vapor é ventilado para o lado de fora.
      • Aquecedor de amônia
        1. O grupos de Freon líquido passam por um tanque de amônia pressurizada.
        2. O calor desprendido do Freon faz com que a amônia ferva.
        3. O vapor da amônia é despejado do lado de fora.
O convertor de calor da cabine também controla sua temperatura. Ele circula água fria para remover o excesso de calor (o ar da cabine também é usado para resfriar o equipamento eletrônico) e transfere esse calor para um convertor de Freon. O Freon então transfere o calor para outros sistemas do módulo (tanques de gás criogênico, sistemas hidráulicos) e irradia o excesso de calor para o espaço.

O módulo tem refletores fluorescentes internos que iluminam o compartimento da tripulação e refletores externos no compartimento de carga. Finalmente, os painéis de controle são iluminados por dentro para facilitar a visualização.

A comida é armazenada no andar do meio do compartimento da tripulação. Ela vem de diversas maneiras (desidratada, de baixa umidade, estabilizada pelo calor, irradiada, natural e fresca). O módulo tem uma unidade de cozinha estilo de navio ao longo da parede próxima à escotilha de entrada, que é equipada com o seguinte:

  • compartimentos para armazenar comida
  • aquecedores de comida
  • área de preparação de comida com saídas de água quente e fria
  • bandejas de metal para que os pacotes de comida e os utensílios não flutuem

Como qualquer casa, o módulo precisa ser mantido limpo, especialmente no espaço, onde sujeiras e fragmentos podem representar um perigo. Dejetos são feitos quando se limpa, come, trabalha e na higiene pessoal. Para uma faxina geral, várias toalhas (molhada, seca, tecido, detergente e desinfetante), detergentes, e aspiradores de líquidos e sólidos são usados para limpar as superfícies, filtros e os astronautas. O lixo é separado em sacos molhados e sacos secos, e o molhado é colocado no vaporizador que vai retirar a água. Todo o lixo é armazenado no andar de baixo para ser trazido de volta para à Terra para ser eliminado. O dejeto sólido do banheiro é compactado, seco e armazenado em sacos para ser trazido de volta à Terra para ser eliminado (queimado). Dejetos líquidos do banheiro vão para o tanque de água inutilizável e são despejados do lado de fora.

O fogo é um dos piores perigos no espaço. O módulo tem um subsistema de detecção e supressão de fogo que consiste no seguinte:

  • detectores de fumaça em cada andar
  • detectores de fumaça em cada suporte de equipamento elétrico
  • alarmes e luzes de aviso em cada módulo
  • extintores portáteis não tóxicos (com base de dióxido de carbono)
  • aparelhos de respiração pessoal - máscara e cilindro de oxigênio para cada membro da tripulação
Após o fogo ter sido apagado, o sistema de controle de atmosfera filtra o ar para remover partículas e substâncias tóxicas.

Posicionamento, comunicação e navegação

Para mudar a direção para onde o módulo está apontando (posição), você precisa usar o sistema de controle de reação (RCS), localizado na ponta e nos tanques OMS da fuselagem traseira.



Vista da frente do módulo

Imagem cedida pela NASA
OMS funcionando
O RSC tem 14 jatos que podem mover o módulo por cada eixo de rotação (arfada, rolamento, guinada). Os impulsionadores do RCS queimam combustível de monometil hidrazina e nitrogênio tetróxido oxidase, como os motores OMS descritos anteriormente. Mudanças de posição são necessárias para o lançamento de satélites ou para apontar (instrumentos de mapeamento, telescópios) para a Terra ou estrelas.

Para mudar de órbita (encontros, manobras de acoplagem), você precisa disparar os motores OMS. Como descrito acima, esses motores mudam a velocidade do módulo para colocá-lo numa órbita mais alta ou mais baixa (veja Como funcionam os satélites para mais detalhes sobre órbitas).

Rastreamento
Você precisa se comunicar com os controladores de vôo em terra diariamente para as operações de rotina da missão. E ainda, você precisa se comunicar com todos dentro do módulo ou nos módulos de carga útil e quando estiverem sendo feitas caminhadas do lado de fora.

O Centro de Controle da Missão da NASA, em Houston, mandará sinais para uma antena de rádio de 18 m no Complexo de Testes White Sands, no Novo México. A White Sands recoloca os sinais para um par de satélites de Rastreamento e Recolocação de Informação em órbita a 35.888 km acima da Terra. Os satélites vão recolocar os sinais para o ônibus espacial. Esse sistema também funciona inversamente.

O módulo tem dois sistemas para se comunicar com o pessoal em terra:

  • Faixa S - voz, comandos, telemetria e arquivos de dados
  • Banda Ku (largura de banda maior) - vídeo e transferência de arquivos de informação em duas mãos

Ele possui diversas unidades intercomunicadoras de terminais de áudio localizadas no compartimento da tripulação. Você vai usar um controle de comunicação pessoal com um fone de ouvido. O controle de comunicação funciona com baterias e pode ser ligado pela comunicação interna para transmitir atividades. Você também pode apertar para falar e soltar para ouvir, ou ter uma linha de comunicação contínua. Para falar com quem está caminhando do lado de fora, o sistema usa uma freqüência UHF, que é recebida pelo traje espacial.

O módulo também tem uma série de câmeras de vídeo internas e externas para observar dentro e fora.

Navegação, energia e computadores
O módulo precisa ser capaz de saber precisamente onde está no espaço, onde estão outros objetos e como mudar de órbita. Para saber onde está e a que velocidade está se movendo, o módulo usa o sistema de posicionamento global (GPS). Para saber em que direção está apontando (posição), o módulo possui vários giroscópios. Toda essa informação é fornecida aos computadores de vôo para os encontros, manobras e acoplagem, que são controlados na estação traseira do andar de vôo.

Todos os sistemas a bordo do módulo necessitam de energia elétrica. Três células combustíveis produzem eletricidade; elas ficam na fuselagem média debaixo do compartimento de carga útil. Essas células combinam oxigênio e hidrogênio de tanques pressurizados na fuselagem média para fazer eletricidade e água. Como uma rede elétrica na Terra, o módulo tem um sistema de distribuição para fornecer energia elétrica a vários compartimentos de instrumentos e área da nave. Essa água é usada pela tripulação e para resfriamento.

O módulo tem cinco computadores a bordo para manipular o processamento de dados e controlar os sistemas críticos de vôo. Os computadores monitoram o equipamento, conversam entre eles e votam para resolver discussões. Eles controlam ajustes críticos especialmente durante o lançamento e o pouso:

  • operações do módulo (atividades domésticas, operações com a carga útil, encontros/acoplagem)
  • interface com a tripulação (Laptops IBM com microprocessadores e Windows como sistema operacional)
  • sistemas de precaução e aviso
  • aquisição de informação e processamento para experimentos
  • manobras de vôo
Os pilotos basicamente voam nos computadores, que fazem com que o ônibus voe. Para tornar isso mais fácil, os ônibus têm um subsistema de Exibição Eletrônica Multifuncional (MEDS), que é um novo sistema de exibição de 11 painéis, todo em cores, liso. O MEDS, também chamado de "cabine de vidro", fornece representações gráficas de indicadores luminosos essenciais (posição, altitude, velocidade). Os painéis MEDS são fáceis de ler e facilitam a interação dos pilotos com o módulo.


Imagem cedida pela NASA
Cabine de vidro

Trabalho útil
O ônibus foi redesenhado para lançar e recolher satélites, assim como entregar cargas úteis na órbita da Terra. Para fazer isso, o ônibus usa o Sistema Remoto de Manipulação (RMS). O RMS foi construído no Canadá e é um longo braço com um cotovelo e pulso juntos. Você pode controlar o RMS do andar traseiro. O RMS pode pegar cargas úteis (satélites) do compartimento de carga e lançá-los, ou pegar as cargas e colocá-las no compartimento.

No passado, o ônibus era usado para lançar satélites e conduzir experimentos no espaço. Dentro do andar do meio, existem prateleiras de experimentos a serem conduzidos durante cada missão. Quando foi necessário mais espaço, a missão usava o módulo do Laboratório Espacial, que foi construído pela Agência Espacial Européia (ESA). Ele foi ajustado ao compartimento de carga e era acessível por um túnel do andar do meio do compartimento da tripulação. Ele fornecia um ambiente "mangas de camisa" para se trabalhar. O Laboratório Espacial foi perdido junto com o Columbia, em 2003. Agora, a maioria dos experimentos é feita a bordo da Estação Espacial Internacional (a ESA está construindo um novo módulo científico chamado Columbus para o ISS).


Imagem cedida pela NASA
O astronauta Michael E. Lopez-Alegria usa um dispositivo de ajuste de alcance a laser enquanto a Endeavour (STS113) se aproxima da Estação Espacial Internacional

O maior objetivo do ônibus será construir a Estação Espacial Internacional. O ônibus irá entregar componentes construídos na Terra. Os astronautas usarão os RMS para remover os componentes do compartimento de carga e ajudar a ligá-los aos módulos existentes na estação espacial.


Imagem cedida pela NASA
Os astronautas instalam um reforço, que foi entregue na estação espacial pela Endeavour (STS113)

Você passará a maior parte do tempo no ônibus, fazendo os trabalhos para cumprir os objetivos da missão. Além do trabalho, você precisa se exercitar freqüentemente para agir contra a perda de massa óssea e muscular associada à falta de peso. Você também irá comer na cozinha e dormir no seu quarto, em um beliche. Você terá um banheiro e unidades de higiene pessoal para usar e poderá fazer caminhadas espaciais para cumprir os objetivos da missão. Isso envolve entrar num traje espacial e passar por processos de despressurização na cabine pressurizada.

Quando os objetivos da missão forem cumpridos, será hora de voltar para a Terra. Vamos ver como isso acontece.

O retorno à Terra

Para um retorno à Terra e uma aterrissagem bem sucedida, várias coisas têm que dar certo.

Primeiro, o módulo tem que ser manobrado para a posição apropriada. Isso é crucial para uma aterrissagem segura.

Quando a missão acaba e o ônibus está a meio mundo de distância do local de pouso (Centro Espacial Kennedy, Base Edwards da Força Aérea), o controle da missão dá a ordem para voltar para casa, que lembra a tripulação de:

  1. fechar as portas do compartimento de carga. Na maioria dos casos, eles estavam voando com a ponta para frente e de cabeça para baixo, então disparam os impulsionadores RCS para girar a cauda do módulo para frente;
  2. uma vez que o módulo está com a cauda para frente, a tripulação dispara os motores OMS para desacelerar o módulo e voltar para a Terra; demora cerca de 25 minutos para que o ônibus atinja a atmosfera superior;
  3. disparar os impulsionadores para inclinar o módulo para que a cauda fique de frente para a atmosfera (cerca de 40 graus) e eles estejam se movendo com a ponta para frente de novo;
  4. queimar as sobras de combustível dos RCS dianteiros como uma medida de precaução, pois essa área entra em contato com o calor mais elevado da reentrada.

O acidente com o Columbia
Na manhã de 1º de fevereiro de 2003, o ônibus espacial Columbia quebrou durante a reentrada, mais de 60.960 km acima do Texas. A investigação revelou a causa do acidente. Durante a decolagem, pedaços da espuma isolante caíram do ET e bateram na asa esquerda. O isolante danificou as pastilhas de proteção contra o calor na asa. Quando o Columbia reentrou na atmosfera, gases quentes entraram na asa pela área danificada e derreteram a estrutura da nave. O ônibus perdeu o controle e quebrou.

Por estar se movendo a cerca de 28.000 km/h, o módulo bate nas moléculas de ar e cria calor com a fricção (aproximadamente 1650 ºC). Ele é coberto com materiais isolantes de cerâmica, projetados para proteger contra esse calor. Os materiais incluem:

  • carbono-carbono reforçado (RCC) nas superfícies das asas e do lado de baixo
  • telhas isolantes de alta temperatura de superfície preta, na parte de cima da fuselagem superior e em volta das janelas
  • cobertores White Nomex nas portas do compartimento superior de carga útil, partes da asa superior e fuselagem média/traseira
  • telhas de superfície branca de baixa temperatura nas áreas restantes

Manobrando o módulo para a reentrada

Esses materiais são projetados para absorver grandes quantidades de calor sem aumentar muito suas temperaturas (capacidade de calor elevado). Durante a reentrada, os jatos de direção traseiros ajudam a manter o módulo numa posição de 40 graus. Os gases quentes ionizados da atmosfera, que cercam o módulo, impedem a comunicação por rádio com quem está em terra por cerca de 12 minutos (blecaute de ionização).


Imagem cedida pela NASA
Concepção artística da reentrada de um ônibus

Quando a reentrada é bem sucedida, o módulo encontra o ar principal da atmosfera e é capaz de voar como um avião. O módulo é projetado com um corpo elevado com asas "delta" voltadas para trás. Com esse projeto, ele pode gerar uma elevação com uma pequena área de asa. Nesse ponto, computadores de vôo fazem o módulo voar. O módulo faz uma série de voltas inclinadas em forma de S para desacelerar sua velocidade de descida enquanto começa a aproximação final da pista. O comandante pega um sinal de rádio da pista (Sistema Tático de Navegação Aérea) quando o módulo está a cerca de 225 km do lugar de aterrissagem e a 45.700 m de altura. Com 40 km, os computadores de aterrissagem do módulo dão o controle ao comandante. O comandante pilota o ônibus em volta de um cilindro imaginário (5.500 m de diâmetro), para alinhar o módulo com a pista e diminuir a altitude. Durante a aproximação final, o comandante inclina mais o ângulo de descida para menos 20 graus (quase sete vezes mais inclinado que a descida de um avião de passageiros comercial).

Caminho de vôo para a descida do ônibus
Quando o módulo está a 610 m (2.000 pés) do solo, o comandante levanta a ponta para desacelerar a freqüência de descida. O piloto baixa o trem de pouso e o módulo pousa. O comandante freia o módulo e o freio de velocidade da cauda vertical se abre. Um pára-quedas é aberto da traseira para ajudar a parar o módulo. O pára-quedas e o freio de velocidade na cauda aumentam a força contrária do módulo. O módulo pára a cerca de três quartos da pista de pouso.


Imagem cedida pela NASA
Módulo do ônibus espacial pousando

Depois de pousar, a tripulação passa pelos procedimentos de desligamento para o corte de energia da nave espacial. Esse processo dura cerca de 20 minutos. Durante esse tempo, o módulo está esfriando e os gases nocivos, que foram feitos durante o calor da reentrada, explodem. Uma vez que o módulo foi desligado, a tripulação sai do veículo. Equipes terrestres estão próximas para começar a prestar serviços ao módulo.


Imagem cedida pela NASA
Pára-quedas aberto para ajudar a parar o módulo no pouso

Imagem cedida pela NASA
Prestação de serviços ao módulo após o pouso

Sem dúvida, os computadores do ônibus espacial serão reparados conforme a tecnologia da computação é aprimorada. ânibus espaciais podem ainda ter telas sensíveis ao toque no futuro.

Retorno ao vôo


Imagem cedida pela NASA
Conforme mencionado anteriormente, os dejetos que se soltam (isolamento de espuma) do ET danificaram o módulo do ônibus, levando à desintegração do Columbia na reentrada. Para deixar o ônibus pronto para voar de novo, a NASA focou três áreas principais:
  • reprojetar o ET para impedir que isolamento danifique o módulo do ônibus
  • melhorar a inspeção do ônibus para detectar danos
  • encontrar meios para consertar possíveis danos no módulo enquanto estiverem em órbita
  • formular planos de contingência para a tripulação de um ônibus danificado permanecer no ISS até o resgate
Vamos observar mais de perto cada um desses.

Replanejamento do ET
O ET guarda gases frios liquefeitos como combustível (oxigênio, hidrogênio). Pelas temperaturas serem tão frias, a água na atmosfera se condensa e congela nas superfícies do ET e nas linhas de combustível que levam ao módulo. O gelo pode cair do próprio ET ou fazer com que a espuma isolante do ET rache e caia. Somando-se ao gelo, se algum dos gases líquidos vazar e entrar sob a espuma, iriam se expandir e fazer rachar a espuma isolante. Então, muito do replanejamento do ET foi focado na eliminação de lugares onde possa ocorrer condensação.


Imagem cedida pela NASA
Replanejamento do ET

Primeiro, o ajuste bípode e o ponto frontal onde o ET se junta ao lado de baixo do módulo. Engenheiros e técnicos descobriram que esse ponto é especialmente suscetível à formação de gelo. No passado, rampas de espuma isolante colocadas nessa parte impediam a formação de gelo; entretanto, esse isolamento caiu freqüentemente, apresentando um perigo ao módulo.


Imagem cedida pela NASA Crédito da foto: Lockheed martin/NASA Michoud
As rampas de espuma que protegiam os ajustes bípodes contra a formação de gelo (acima) foram substituídas por uma nova ligação aquecida eletricamente (abaixo)


Imagem cedida pela NASA. Crédito da foto: Lockheed martin/NASA Michoud

No replanejamento, o isolamento foi removido e o encaixe agora é montado através da parte de cima da chapa de cobre, que contém aquecedores elétricos, podendo aquecer o encaixe e impedir a formação de gelo.

Segundo, nitrogênio líquido é usado para limpar a conexão do tanque interno de qualquer gás hidrogênio potencialmente explosivo. Entretanto, o nitrogênio líquido pode congelar em volta dos parafusos nessa área e fazer com que a espuma isolante se parta. Os parafusos nessa área foram replanejados para impedir vazamentos de nitrogênio líquido.


Imagem cedida pela NASA. Crédito da foto: Lockheed martin/NASA Michoud
As rampas de espuma que protegiam a linha de alimentação do oxigênio líquido na parte de baixo foram anguladas e permitiam a formação de gelo (acima). Elas foram substituídas por um novo modelo, chamado drip-lip, que impede a formação de gelo (abaixo).


Imagem cedida pela NASA. Crédito da foto: Lockheed martin/NASA Michoud

Terceiro, cinco linhas de fios de alimentação de oxigênio líquido estão juntos do cordão que conecta o tanque de oxigênio líquido com os motores principais e são ligados ao tanque de hidrogênio líquido. O fio compensa as expansões e contrações que ocorrem quando o tanque de hidrogênio líquido enche e esvazia e ainda impede tensões na linha de alimentação. Anteriormente, a espuma isolante cobrindo o fio era angulada. Esse ângulo permitia que o vapor de água condensasse, corresse entre a espuma, e congelasse, quebrando essa espuma. Para corrigir esse problema, a borda da espuma dessa união foi estendida sobre o isolamento de baixo e ajustada para que a água não pudesse correr entre a espuma.

Modificações do SRB

Parafusos explosivos separam os SRBs do tanque externo quando os SRBs se queimam durante o vôo. Os engenheiros avaliaram que fragmentos dos parafusos também poderiam danificar o ônibus. Eles projetaram um apanhador de parafusos para impedi-los de danificar o ET ou de acertar o módulo.


Imagem cedida pela NASA
Um pegador de parafusos (acima) foi projetado para impedir que os parafusos explosivos nos SRBs (abaixo) danificassem o ET ou o módulo


Imagem cedida pela NASA

Para detectar dejetos que caem e possíveis danos ao ônibus, a NASA fez o seguinte:

  • cento e sete câmeras (Infra-vermelho, Vídeo Digital de Alta Velocidade, HDTV (Televisão de Alta Definição), 35mm, 16 mm) foram colocadas na plataforma e em volta dela para filmar o ônibus durante o lançamento;
  • dez lugares a 64 km da plataforma de lançamento foram equipados com câmeras para filmar o ônibus durante a subida;
  • em dias muito nublados, quando as câmeras de terra ficarão obscurecidas, duas aeronaves WB-57 filmam o ônibus de grandes altitudes enquanto ele sobe;
  • três estabelecimentos de rastreamento por radar (um com banda C e dois com radar Doppler) irão monitorar o ônibus para detectar dejetos;
  • novas câmeras digitais foram instaladas no ET para monitorar o lado de baixo do módulo e transmitir os dados para a equipe de terra por uma antena instalada no ET;
  • câmeras foram instaladas nas pontas do SRB para monitorar o ET;
  • a tripulação do ônibus tem novas câmeras digitais portáteis para fotografar o ET depois da separação. As imagens vão ser baixadas nos laptops no módulo e em seguida transmitidas para a equipe em terra;
  • uma câmera digital para caminhadas será usada pelos astronautas inspecionarem o módulo enquanto estiver em órbita;
  • o Canadá fez uma extensão de 15 m, chamada de Sistema de Manipulação por Controle Remoto/Sistema Amplificador de Sensores do Módulo (RMS/OBSS), que pode ser ligado a um braço robótico. Essa extensão permitirá que o RMS atinja o lado de baixo do módulo. Câmeras colocadas nessa extensão fotografam o lado de baixo à procura de danos.


Imagem cedida pela NASA
O RMS/OBSS permitirá que os astronautas inspecionem o lado de baixo e a extremidade das asas à procura de danos

Finalmente, engenheiros e técnicos instalaram 66 pequenos medidores de aceleração e 22 sensores de temperatura na extremidade de ambas as asas do módulo. Os dispositivos detectam o impacto de qualquer dejeto que atingir as asas do módulo.

Todo propósito das imagens e sensores das asas servem para detectar possíveis danos por causa de dejetos que venham a cair. Engenheiros e administradores podem analisar essas imagens e fazer recomendações para a tripulação durante a missão.

Consertando danos durante o vôo
A NASA está atualmente formulando novas idéias sobre como consertar ônibus danificados durante o vôo. Essas idéias incluem:

  • aplicação de polímeros pré-cerâmicos em pequenas rachaduras
  • utilização de pequenos tampões de carboneto de carbono-silicone para consertar danos de até 15 cm de diâmetro
Como o módulo vai ser consertado dependerá de que ponto do vôo ele está. Se ele está aportado com a EEI, os astronautas podem fazer os consertos usando o braço robótico da estação como uma plataforma para as caminhadas de consertos. Se o ônibus estiver sozinho em órbita, o RMS/IBSS poderia ser usado como uma plataforma para caminhadas.

O passado e o futuro

Próximo do fim do programa espacial Apollo, os oficiais da NASA já estavam olhando para o futuro do programa espacial americano. Eles estavam usando foguetes únicos e descartáveis. O que eles precisavam era de um foguete confiável, mais barato, talvez até um reutilizável. A idéia de um "ônibus espacial" reutilizável que pudesse ser lançado como um foguete, mas que pudesse pousar com um avião era atraente e seria uma grande realização tecnológica.

A NASA começou a estudar o projeto, o custo e o planejamento de um ônibus espacial e muitas empresas aeroespaciais exploraram os conceitos. Em 1972, o presidente Nixon anunciou que a NASA iria desenvolver um ônibus espacial ou sistema de transporte espacial (STS) reutilizável. A NASA decidiu que o ônibus consistiria em um módulo ligado a propulsores de foguetes de combustível sólido e a um tanque externo de combustível e outorgado com o contrato principal para a Rockwell International.

Nessa época, a nave espacial usava escudos ablativos de calor que queimavam quando a nave reentrava na atmosfera da Terra. Entretanto, para ser reutilizável, uma estratégia diferente deveria ser usada. Os projetistas do ônibus espacial tiveram a idéia de cobrir o ônibus com todas as telhas de cerâmica isolante que pudessem absorver o calor da reentrada sem fazer mal aos astronautas.


Imagem cedida pela NASA
A Enterprise é separada de um Boeing 747 para começar um dos seus testes de vôo e aterrissagem

Lembre-se que o ônibus deveria voar como um avião, mas planar como um planador ao aterrisar. Um módulo que funcionava foi construído para testar o design aerodinâmico, mas não para ir para o espaço. O módulo foi batizado de Enterprise por causa da nave da série "Jornada nas Estrelas". A Enterprise fez numerosos testes de vôo e aterrissagem, onde era lançada de um Boeing 747 e planava até uma pista de pouso na Base Aérea Edwards, na Califórnia.

Finalmente, após muitos anos de construção e testes (módulo, motores principais, tanque de combustível externo, propulsores de foguetes de combustível sólido), o ônibus estava pronto para voar. Quatro módulos foram feitos (Columbia, Discovery, Atlantis, Challenger). O primeiro vôo aconteceu em 1982, com o ônibus espacial Columbia, pilotado pelos astronautas John Young e Robert Crippen. O Columbia saiu-se bem e os outros ônibus logo fizeram vários vôos bem sucedidos.

Em 1986, o ônibus Challenger explodiu durante o vôo e toda a tripulação faleceu. A NASA suspendeu o programa do ônibus por vários anos, enquanto os motivos do desastre eram investigados e corrigidos. Depois de vários anos, o ônibus espacial voou de novo e um novo ônibus, Endeavour, foi construído para substituir o Challenger na frota.

Em 2003, enquanto reentrava na atmosfera da Terra, o ônibus Columbia desintegrou sobre os Estados Unidos. A NASA suspendeu o programa após o acidente e trabalhou calorosamente para fazer mudanças e fazer os ônibus voltarem a voar. Em 2006, o ônibus Discovery perdeu espuma do tanque de combustível externo. Mais uma vez o programa foi suspenso e os cientistas lutaram para resolver o problema.

Apesar dos ônibus espaciais significarem um grande avanço tecnológico, eles são limitados em relação à quantidade de carga útil que podem levar para a órbita. Os ônibus não são veículos pesados como os foguetes Saturn V ou o Delta. Eles não podem ir para órbitas muito altas ou escapar do campo gravitacional da Terra e ir para a Lua ou Marte.

[Fonte]