domingo, 30 de agosto de 2009

O Programa de Lançadores de Satélites do Brasil - Opinião


Olá leitor!

Segue abaixo um artigo (já postado aqui em outra oportunidade) escrito pelo engenheiro elétrico “Victor Magno Gomes de Paula” da Universidade Federal de Juiz de Fora (MG) destacando a história do desenvolvimento das pesquisas de propulsão líquida no Brasil desde os seus primórdios. Chamo a atenção do leitor quanto à ajuda russa nesse desenvolvimento destacada pelo autor e a defesa que o mesmo faz pela opção da parceria com os russos, expondo suas razões em defesa da mesma. Esse artigo aliado com os motivos já defendidos por mim aqui no blog, só vem colaborar com o que venho dizendo durante essa semana quanto ao risco que o PEB esta correndo se os indícios apresentados pela mídia através da entrevista do senhor Roberto Amaral da Alcântara Cyclone Space (ferrenho defensor pelo fim do programa VLS), do senhor Paulo Moraes Jr. (coordenador do Programa de Veículos Lançadores Cruzeiro do Sul do IAE/CTA) ao jornalista André Mileski para a Revista Tecnologia & Defesa e o discurso do deputado maranhense Ribamar Alves que no dia 12/08 na tribuna da Câmara Federal disse para todos os deputados ouvirem claramente que o Programa do Cyclone 4 é visto pelo governo (presidente Lula e o Roberto Amaral) como sendo o principal programa de lançadores do país. O que não deveria ser, já que o mesmo é um apêndice comercial do PEB, não existe transferência de tecnologia nesse acordo com os ucranianos, nem mesmo de um parafuso e o Cyclone 4 não atende as necessidades de lançamento da frota de satélites brasileiros até 2016, já que é um lançador para satélites pesados (tipo o CBERS, algo em torno de 1500 a 2000 quilos), tornado-o uma opção cara e inadequada para esses satélites. Além disso, existe outra corrente dentro do governo que esta pretendendo trazer para essa briga os franceses (Sérgio Rezende e Nélson Jobim) a qual sua inadequação será explicada durante o desenrolar dessa nota.


A Tecnologia de Propulsão Líquida no Brasil


Victor Magno Gomes de Paula
Graduado em Engenharia Elétrica pela UFJF
Membro do Centro de Pesquisas Estratégicas “Paulino Soares de Souza” da UFJF

Victor.magno@engenharia.ufjf.br


Iniciado em 1961 o programa de foguetes brasileiros deu seus primeiros passos quando por decisão dos Centros de Pesquisas ligados à Força Aérea Brasileira (FAB) fundaram no Estado do Rio Grande do Norte, norte do país, a Base de Foguetes de Barreira do Inferno. Inicialmente eram lançados da recém construída Base, foguetes importados dos Estados Unidos e ao mesmo tempo avançavam as pesquisas para a produção nacional destes vetores culminando com a construção poucos anos depois do pequeno e primeiro foguete de sondagem 100% nacional, o Sonda-1, seguidos de seus irmãos maiores Sonda-2, 3 e 4, em um passado recente o VS-30 e o VS-40 e o mais jovem de todos, o VSB-30 usado pelo Programa Microgravidade da Agência Espacial Brasileira (AEB) e também vendidos e lançados pela ESA européia.

Com base nas tecnologias desenvolvidas para os foguetes da família Sonda com destaque ao maior e mais complexo de todos, o Sonda-4, o Brasil desenvolveu sua tecnologia de propulsão utilizando combustíveis sólidos tipo composite. Tal tipo de combustível foi escolhido para equipar também os motores dos quatros estágios do Veículo Lançador de Satélites (VLS-1), principal projeto do Programa Espacial Brasileiro na área de lançadores.

Foi no desenvolvimento do VLS-1 que os pesquisadores brasileiros notaram que uma tecnologia primordial para os futuros nacionais ainda não era dominada em sua plenitude: a tecnologia de motores foguetes com propulsão líquida.

A pesquisa sobre propulsores a combustível líquido no Brasil iniciou-se na década de 1980, quando o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) de São José dos Campos desenvolveu um micropropulsor monopropelente a hidrazina, testado com sucesso em 1984 e se tornando um feito pioneiro na América Latina. Posteriormente, em 1991, o mesmo instituto de pesquisas testou seu primeiro motor-foguete bipropelente.

As pesquisas continuaram, e entre os anos de 1995 e 1996, o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), órgão vinculado ao Centro de Tecnologia Aeroespacial (CTA), em conjunto com o INPE, decidem desenvolver um motor refrigerado a água para estudos básicos para então projetar e construir uma câmara de combustão e injetores de um motor-foguete de 10 kN de empuxo. Os estudos não foram adiante devido a falta de recursos financeiros à época. (Vale notar leitor segundo apurei, que o grupo de engenheiros desse projeto (que foram 20 no total) passaram 2 anos e meio na Rússia (Moscou) estudando propulsão líquida num acordo por debaixo do pano. No entanto por falta de responsabilidade política se gastou dinheiro para a formação deles para que o conhecimento obtido pelos mesmos ao final não fosse utilizado por falta de recursos. Outra cagada política que resultou na perda do conhecimento, pois todos se transferiram ou para iniciativa privada ou para outros programas espaciais de outras nações).

Em 1999 foi criado no IAE/CTA o Grupo de Propulsão Líquida que iniciaram os estudos para a nacionalização do sistema de controle de rolamento do VLS-1 que utiliza motores-foguetes de propulsão líquida de 400 N de empuxo, cuja construção é russa, e iniciado também os estudos para o desenvolvimento do primeiro motor-foguete a querosene e oxigênio líquido. (Lembrando leitor que o protótipo brasileiro desse sistema de rolamento seria testado do terceiro vôo do VLS em 2003, mas aconteceu o acidente. Com o acordo assinado com os russos em 2004 ficou acertado que seria feito um estudo do mesmo visando o seu aperfeiçoamento).

Entre 2000 e 2002 foi projetado e construído um sistema ignitor para motores-foguetes líquidos baseado em ignitor gás-dinâmico.

Com os avanços obtidos, em 2001 o motor-foguete de 400 N para o sistema de rolamento já estava pronto para testes reais em bancos de testes do INPE que simulariam ambientes na atmosfera em espaciais. Todos os testes foram realizados com sucesso entre os anos de 2002 e 2004. (Apesar do acidente em 2003 com o VLS e já com a avaliação feita com os russos após o acidente).

Paralelamente aos outros desenvolvimentos, o IAE iniciou ainda em 2001 os estudos para fabricação de um motor maior de 5 kN de empuxo utilizando querosene e oxigênio líquido que substituiria o quarto estágio do VLS-1. O processo produtivo do motor foi realizado entre os anos de 2003 e 2004. Em 17 de novembro de 2005, o agora chamado “Motor-Foguete a Propelente Líquido de 5 KN (MFPL-5) realizou seu teste “a quente” com sucesso no banco de teste do IAE.

Os animadores resultados obtidos levaram o IAE em parceria com a empresa brasileira “Orbital Engenharia LTDA” a desenvolverem um motor-foguete maior chamado “MFPL-15” que possui um empuxo de 15 kN, com câmara de empuxo do tipo radiativa ou ablativa e empuxo no vácuo. Esse motor já foi testado com sucesso e permitirá que a partir dele se desenvolva o foguete de sondagem mono-estágio recuperável VS-15.

Tanto o “MFPL-5” quanto o “MFPL-15” são motores que possuem seus tanques pressurizados a gás (hélio ou hidrogênio) dispensando o uso de turbobombas. Essa tecnologia é conhecida mundialmente como “pressure-fed cycle”, utilizado, por exemplo, nos motores-foguetes “Kestrel”, último estágio do foguete “Falcon 1” da empresa da empresa privada de lançamento espaciais estadunidense “SpaceX”.

Os próximos passos do projeto são mais ambiciosos. Esta projetado o motor-foguete a propelente líquido “MFPL-75” (ou L-75) que será mais complexo que os motores anteriores descritos.

O “MFPL-75” será movido a oxigênio líquido e querosene, terá 75 kN de empuxo e será provido de turbobomba com câmara de empuxo regenerativa e empuxo no vácuo. Este motor terá características semelhantes ao RD-0109 russo.

Pretende-se com este motor-foguete substituir os estágios 3 e 4 do atual VLS-1, dando origem ao VLS-1B ou na denominação do Programa Cruzeiro do Sul (PCS), VLS-Alfa. Além do “Alfa”, os demais veículos da série de lançadores “Cruzeiro do Sul” (VLS-Beta, Omega, Gama e Epsilon) farão uso do MFPL-75 em conjunto com o maior motor (ainda não projetado) MFPL-1500 (ou L-1500) de 1500 kN de empuxo em diversas configurações. (Vale lembrar Leandro que para o desenvolvimento desse motor L-1500 será necessário um novo banco de provas, que será uma passo natural do acordo com os russos quando assim se tornar necessário. Além disso, não podemos deixar de citar que existe o projeto do motor P36 a combustível sólido (já conversamos sobre o mesmo em outra oportunidade) que não é citado nesse texto, mas que segundo eu soube já estava sendo projetado.)

Baseado em seus mais importantes centros de pesquisas, em parceria com Universidades, nacionais, Indústria e cooperação internacional, o IAE é hoje o principal gestor do processo para a obtenção da tecnologia de propulsores líquidos no país. Para tal, e objetivando ter uma adequada infra-estrutura de testes, através de bancos para experimentos com componentes hidráulicos e injetores, de sistemas pneumáticos, de turbobombas, de motores-foguetes de até 20 kN de empuxo e de motores-foguetes de até 400 kN de empuxo. Dentre a infra-estrutura já instalada é possível citar:

· Banco de Testes em Condições Atmosféricas (Cachoeira Paulista - Estado de São Paulo) que possui condições de ensaiar câmaras com empuxo de até 2000 N, operando tetróxido de nitrogênio e hidrazina e seus derivados (UDMH, MMH2); (em funcionamento)

· Banco de Testes com Simulação de Altitude (Cachoeira Paulista - São Paulo-SP) que possui capacidade para testar motores monopropelentes, em geral hidrazina, até 150 N e, bipropelentes utilizando tetróxido de nitrogênio e MMH, até 200 N; (em funcionamento)

· Banco de Provas para propulsão líquida de 20 kN (IAE/CTA) que possui capacidade de ensaiar câmaras de empuxo, operando com oxigênio líquido e querosene (ou álcool), de até 20 kN de empuxo. (banco de testes já concluído e em funcionamento)

· Recentemente foi contratada a companhia russa “Konstruktorskoe Buro Khimavtomatiky” - OSC KBKhA, com o objetivo de elaborar um complexo de testes e banco de testes para motores-foguetes a propelente líquido de até 400 kN, no valo de 850 mil euros. Esta é uma medida concreta em relação à parceria internacional Brasil-Rússia na área de foguetes com propulsão líquida; (a assinatura do contrato com essa empresa russa ainda não pode ser realizado devido a falta de objetividade dos políticos em homologar o "Acordo de Salvaguardas", só homologado mês passado, com três anos de atraso - o banco de testes deveria esta funcionando desde 2006).

· Banco de ensaios hidráulicos no Laboratório de Propulsão do IAE/CTA para ensaios “a frio” de pressão-vazão, homogeneidade do jato de injetores bipropelentes, razão de mistura, dentre outros testes; (em funcionamento)

· Para teste e desenvolvimento de turbobombas, a proposta do IAE é adaptar seu laboratório de Turbinas que possibilitará a realização de diversos ensaios necessários no desenvolvimento destes sistemas. (não tenho informações se já foi ou não realizada essa adaptação no Laboratório de Turbinas do IAE)

Após anos de pesquisas e desenvolvimento de foguetes utilizando motores de propelente sólido, é fato que a tecnologia dos motores a propelente líquidos nunca foi ignorada por parte das entidades de pesquisas ligadas ao Programa Espacial Brasileiro (PEB). Tal importância se materializa hoje em pesquisas e construções de protótipos, ainda que em nível acadêmico, indicando um caminho inicial a trilhar. O importante apoio de instituições russas por meio de formação de mão-de-obra e transferência de tecnologia também não deve ser esquecido.

É interessante notar que esse tipo de tecnologia nos remete à década de 30 quando foram realizados os primeiros estudos do emprego de propelentes líquidos em foguetes, amadurecendo o conceito nos anos 40 durante a Segunda Guerra Mundial e os foguetes alemães A-4, mais conhecidos como V-2.

A estratégia que hoje se propõe em adotar o IAE/CTA, comprando um projeto russo de motor-foguete e posteriormente o nacionalizando se mostra acertada, principalmente quando tomamos como base os programas espaciais chinês e indiano que foram baseados exatamente nesses moldes, obtendo sucessos relevantes. O uso de um motor-foguete como o RD-0109 russo, mesmo sendo esse projeto empregado nos foguetes da família R-7 soviéticos dos anos 50, pode ser vantajoso para o país, uma vez que os métodos que poderão ser empregados para a fabricação dos componentes destes motores não significariam maiores problemas dada a evolução dos processos industriais presentes no Brasil, possibilitando um desejado aperfeiçoamento desse engenho e assim antecipando etapas que fazem diferença em um programa já bastante atrasado.

O domínio de um processo tão complexo não poderia avançar sem uma base sólida de experimentações e para isso estão sendo instalados bancos de testes para vários sistemas específicos deste sistema. É destacada a participação da indústria nacional neste sentido, provendo tais sistemas quando possível e em parceria com os centros de pesquisas nacionais.

Os passos seguintes marcarão o futuro do PEB. O sucesso do VLS-1B (Alfa no PCS) previsto para 2013, marcará o futuro das pesquisas na área nos próximos anos, e, pelo que se nota a parceria com a Federação Russa não ficará em segundo plano dado o bom histórico de cooperação entre os dois países no setor espacial. Logicamente, sem os devidos aportes de recursos não será possível o cumprimento das metas e prazos previamente estabelecidos. (Parece que o autor do texto já tinha alguma convivência com a classe política e já previa atrasos de recursos que realmente demoraram um pouco, mais não foram o fator preponderante para o atraso do acordo e sim a ingerência política e a inércia do congresso em aprovar o Acordo de Salvaguarda. Em outras palavras amigo leitor, o acordo com a Federação Russa foi sim colocado em segundo plano e o que é pior, agora corre o risco de ser preterido, uma vergonha).

Um programa espacial bem estruturado tem reflexos em diversos setores da sociedade civil. Muitos produtos em uso em nosso cotidiano são frutos de pesquisas realizadas para o setor espacial. No Brasil, além de importantes benefícios civis, não é possível dissociar a contribuição que o desenvolvimento das tecnologias associadas dariam à área de defesa, com novos produtos específicos para o imediato emprego operacional
.

Caso leitor você queira ler o artigo e ter acesso as diversas fotos que constam no mesmo o link é: http://www.ecsbdefesa.com.br/defesa/index.php?option=com_content&task=view&id=1662&Itemid=1 ]

Bom leitor, o que o texto não disse, pelo menos não diretamente, é que no momento existem engenheiros no IAE já especializados em propulsão líquida (apesar da perda do grupo de 20 engenheiros que foi preparado na década de 90 em Moscou), pois após a assinatura do acordo em 2004 vários grupos (se não me engano em grupos de 8 engenheiros) foram enviados a Rússia (alguns já retornaram e outros continuam lá estudando) para justamente estarem preparados para a absorção de tecnologia nessa área. Além disso diversos cursos que foram realizados por especialistas russos (em fevereiro se não me engano foi realizado um no IAE) aqui mesmo no Brasil, já que fica mais barato trazê-los do que manter grupos por longos períodos em Moscou.

Vejamos leitor o porquê de minha discordância do governo em assinar outro acordo no estágio em que o acordo com os russos já se encontra. Além da falta de foco claramente demonstrada pela ação em si, o tempo que se gastaria só para viabilizar a homologação do "Acordo de Salvaguardas" (acordo que orienta qualquer transferência de tecnologia sensível entre países) junto ao Congresso Brasileiro seria de 4 a 5 anos segundo os últimos exemplos. O VLS é um projeto brasileiro (seja com erros ou não é um projeto nacional) que tem utilidade e muita, basta que ele funcione. Além de possibilitar mais rapidamente a conclusão do VLM, parte dele será necessária para a conclusão também (num prazo bem menor) do VLS-1B, extremamente necessário para lançar ao espaço (sem depender do Cyclone 4, que é um foguete caro, ou de uma outra solução estrangeira) a frota de satélites nacionais programada até 2016. Refiro-me ao Amazônia 1, Lattes 1, MAPSAR, GPMBr, Satélite científico II e possivelmente (se acabar o chove e não molha com os argentinos) o Sabia 3, todos baseados na plataforma PMM (satélites de 600 a 800 quilos). O VLS é necessário para suprir a necessidade de vários projetos de satélites universitários, tecnológicos e científicos de institutos de pesquisas, universidades e empresas brasileiras, todos com mais de 100 quilos. O único satélite divulgado até o momento é o ITASAT (provavelmente pela sua ligação com o INPE e com o ITA), e que é provável que seja lançado ao espaço no quarto vôo de qualificação do VLS-1 em 2012. Já o VLM, que é um passo simples de ser alcançado (dependendo de decisão política e de recursos) ainda em 2012 ou no inicio de 2013, servirá também para atender a demanda de projetos de satélites com menos de 100kg, também originária da comunidade científica brasileira.

Como você mesmo pode observar leitor, não faz sentindo algum jogar tudo pro alto agora quando estamos tão perto de atingir nossos objetivos. No entanto, tudo dependerá do funcionamento do VLS-1 o que eu acredito que certamente ocorrerá, já que a empresa russa endossou o projeto após as modificações (que não foram poucas) e pelo simples fato de que a pretensão do mesmo é bem modesta e atende perfeitamente os objetivos para qual foi projetado. No entanto, tudo isso pode ir por água abaixo com uma decisão política desastrosa e danosa (em todos sentidos para o PEB) já agora em setembro com a chegada ao Brasil do presidente da França, visando a assinatura do acordo do submarino nuclear e sabe-se lá o que mais. Infelizmente acho que vem merda por ai. Espero está errado, pois se esse caminho for adotado pelo PEB, estará se dando um passo pra frente e dois pra trás, atrasando ainda mais o programa de lançadores e correndo o risco de em breve perdermos a hegemonia espacial na America Latina.

Duda Falcão

2 comentários:

  1. A propulsão líquida é a espinha dorsal de todo programa espacial competitivo. Bem lembrado o desenvolvimento do V2 pela Alemanha (projeto do Von Braun). O combustível deles era o álcool, extraído da batata. A propulsão líquida mais conhecida e poderosa é quando se usa Oxigênio líquido com Hidrogênio líquido, que é a mais utilizada hoje por russos, americanos, europeus, chineses, japoneses...Em teoria, existe desde o começo do século XX, quando Konstantin Tsiolkovsky, o pai da Astronática, começou a teorizar sobre vôos espaciais.Não sei como o Brasil "dormiu" tanto tempo nesta área. Agora são obrigados a correr atrás do prejuizo. E ainda temos que esperar a boa vontade política para aprovar estes acordos de salva-guardas.

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  2. Olá Ricardo!

    Olha, a minha intenção apresentando esse texto era demonstrar ao leitor o perigo que o PEB esta correndo no momento devido a duas correntes que estão se formando no governo (Roberto Amaral da ACS e o deputado maranhense Ribamar Alves da “Frente Parlamentar em Defesa do Programa Espacial Brasileiro”) de um lado que defendem o acordo com os ucranianos (já em vigor) e do outro lado os ministros Nelson Jobim e Sergio Rezende que defendem a assinatura de um novo acordo com os franceses da EADS (que representaria uma espera de mais 5 anos para a homologação desse acordo para assim se começar a fazer algo de concreto). Para tanto, ambas correntes estão tentando fritar o “Programa do VLS” e o acordo com os russos (homologado finalmente mês passado). O acordo com os ucranianos não prevê qualquer tipo de transferência tecnológica, nem mesmo de um simples parafuso. É apenas um acordo comercial visando o mercado internacional de lançamento de satélites de médio e grande porte. Bem diferente do acordo que esta em vigor com os russos que tem avançado (apesar da demora da homologação do acordo, só concluída mês passado) devido as boas relações entre o IAE e a Agencia Espacial Russa. Para você ter uma idéia se a TMI (Torre Móvel de Integração) que já se encontra em construção ficar pronta até outubro de 2010, o primeiro vôo teste do VLS será realizado em dezembro ou em janeiro de 2011, o segundo vôo teste ainda em 2011 e finalmente o quarto vôo de qualificação em 2012. Feito isso, pode-se se lançar já em 2013 uma derivação do VLS conhecida como VLM (Veículo Lançador de Microsatélites) e em 2014/15 o tão esperado VLS-1B, tudo isso fruto do acordo com os russos. Portanto não faz sentido jogar agora tudo pro alto em detrimento de um acordo que não acrescenta nada em tecnologia ou outro que só atrasaria ainda mais o já super-atrasado programa Espacial Brasileiro. Isso só nos leva a desconfiar quais seriam as reais intenções dessa mudança. Sinceramente espero esta errado, pois seria uma baque para a imagem do programa junto a sociedade brasileira.
    Abs

    Duda Falcão

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