Laboratório de Combustão e Propulsão do INPE Desenvolve Novos Propulsores Para Satélites

Olá leitor!

Segue abaixo uma matéria postada na edição de outubro do ”Jornal do SindCT“, destacando que o Laboratório de Combustão e Propulsão (LCP) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE),  desenvolve Novos Propulsores Para Satélites.

Duda Falcão

CIÊNCIA E TECNOLOGIA

CACHOEIRA PAULISTA

Laboratório de Combustão e Propulsão do INPE

Desenvolve Novos Propulsores Para Satélites

“Estão sendo testados novos tipos de combustíveis e de sistemas injetores. Aqui  fazemos tudo, do projeto preliminar aos testes”, comenta Ricardo Vieira, chefe do

LCP . Um propelente estudado é o peróxido de hidrogênio concentrado a até 95%

Shirley Marciano

Jornal do SindCT

Edição nº 51

Outubro de 2016

Foto: Shirley Marciano

Ricardo Vieira, chefe do LCP. Ao fundo: laboratório químico.

Como viveríamos hoje sem as telecomunicações e as previsões do tempo? Os satélites são equipamentos utilizados para o monitoramento da Terra e para a transmissão de dados, TV e Internet, essenciais para o dia a dia.

O envio de um satélite para o espaço começa pelo desafio do seu lançamento, vencendo a força da gravidade até a sua colocação em órbita. Para esse fim são usados propulsores com um empuxo (força motora) muito grande, empregando combustíveis sólidos ou líquidos. Quando o satélite está na órbita estabelecida, tem início um segundo processo. Até o fim da sua vida útil, o satélite receberá comandos, vindos de uma estação terrestre, para manter sua órbita e orientar seu posicionamento, sendo tais correções efetuadas por meio de propulsores que geram pequenos empuxos. Essas correções mantêm o satélite direcionado a um ponto fixo na superfície da Terra, capturando imagens para diversos fins, enviando sinais de telecomunicação, etc. Este tipo de tecnologia —pertencente ao Sistema de Controle de Atitude e Órbita — é aplicado principalmente em satélites com controle em três eixos, tais como o Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres (CBERS, na sigla em inglês). Já os satélites de Coleta de Dados (SCD), que foram lançados na década de 1990, utilizam um modo mais simples de estabilização: a rotação no próprio eixo.

No Laboratório Associado de Combustão e Propulsão (LCP) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), localizado no Centro Regional de Cachoeira Paulista, são pesquisados e testados propulsores químicos e elétricos para satélites. O LCP é um dos quatro laboratórios vinculados à Coordenação de Laboratórios Associados (CTE) do INPE. Nas três últimas edições do Jornal do SindCT foram publicadas reportagens sobre os demais laboratórios associados: o de Computação e Matemática Aplicada (LAC), o de Plasma (LAP) e o de Sensores e Materiais

(LAS).

Atualmente, os motores de satélites mais testados no LCP são os propulsores químicos líquidos a monopropelentes e a bipropelentes. Para cada tipo de propelente utilizado há uma configuração adequada de alimentação e operação. “Estão sendo testados novos tipos de combustíveis e de sistemas injetores. Aqui fazemos tudo, do projeto preliminar aos testes. Atualmente, estamos trabalhando em parceria com o Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI) para a confecção de propulsores usando a tecnologia de manufatura aditiva [impressão em 3D]”, comenta Ricardo Vieira, chefe do LCP.

Ecológico

Um propelente bastante estudado no LCP é o peróxido de hidrogênio concentrado a até 95%. Esse produto pode ser usado como oxidante ou como monopropelente, ou seja, decomposto por catalisadores (grãos metálicos). No contato do peróxido com os catalisadores ocorre uma reação vigorosa, gerando vapor d’água, oxigênio quente e alta pressão. A ejeção desses produtos através de uma tubeira (bocal) gera o empuxo que desloca o satélite. O peróxido de hidrogênio é considerado um propelente ecológico, além de apresentar baixo custo, alta densidade e bom impulso específico em relação à hidrazina, o monopropelente mais usado em satélites (embora este seja um combustível tóxico e explosivo). A hidrazina é decomposta por diferentes catalisadores que também são desenvolvidos no LCP.

O LCP conta ainda com um Banco de Testes com Simulação de Altitudes (BTSA) que testa e qualifica motores monopropelentes e bipropelentes com empuxos de até 200 newtons. Diversos clientes, incluindo divisões do próprio INPE, centros de pesquisas e empresas nacionais e estrangeiras já lançaram mão dos serviços do BTSA.

Os sistemas bipropelentes empregam um par de propelentes (combustível e oxidante) que são injetados, vaporizados, misturados e queimados na câmara de combustão para, em seguida, os produtos da queima serem ejetados por uma tubeira a altas velocidades. Normalmente, são usados como bipropelentes a mono-metil-hidrazina ou a hidrazina com tetróxido de nitrogênio. Estes formam pares hipergólicos, ou seja: pares de propelentes que entram em combustão apenas pelo simples contato, sem a necessidade de um ignitor externo. “Estamos, também, desenvolvendo um par hipergólico à base de peróxido de hidrogênio 90% e de uma mistura de etanol e etanolamina como combustível. Vamos apresentar em breve à imprensa essa inovação”, explica o chefe do LCP.

O LCP pesquisa, ainda, propulsores híbridos, que usam combustível sólido e oxidante líquido. Ao longo dos últimos anos têm sido testados diversos propulsores que empregam parafina, óxido nitroso e peróxido de hidrogênio. Matrizes de parafina com aditivos têm apresentado bom desempenho, com taxas de queima superiores às dos propelentes híbridos convencionais.

Por fim, vale destacar o projeto PropSat, com financiamento de R$ 14 milhões pela Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), que está sendo implementado desde 2014, visando à ampliação e à modernização das instalações de testes de propulsores do LCP, com a previsão da implantação de um Banco de Testes de Propulsores Elétricos, de um Laboratório de Integração de Propulsores e de Análise de Propelentes e o projeto executivo de um Banco de Testes de Propulsores até 1200 newtons de empuxo.

Fonte: Jornal do SindCT - Edição 51ª – Outubro de 2016

Comentário: Leitor, sinceramente eu gostaria agora de está parabenizando o Dr. Ricardo Vieira pelo trabalho que o LCP vem realizando nesta área de propulsão e combustão, mas vamos falar sério, fora os Satélites Amazônia-1 e o CBERS-4A, qual projeto de satélite tem realmente chances de sair do papel? Tem algum cronograma em curso com prazo final estabelecido que não seja os destes satélites citados? Ora, tenha santa paciência. Sr. Ricardo Varela, o INPE não é a NASA com recursos beirando 20 Bilhões de Dólares. Pesquisar e desenvolver tecnologia sem a garantia de puder utiliza-la? Todo Programa espacial exitoso, começa com foco, dinamismo e praticidade, ou seja, desenvolver tecnologia para suprir as suas próprias necessidades, não esbanjar dinheiro (já curto) em projetos sem qualquer garantia de uso. Se precisa de motores para o Amazônia-1 e CBERS-4A, então ai se parte para desenvolvê-los e com o tempo passa-los de forma correta e segura para indústrias verdadeiramente brasileiras. Para que um Banco de Testes de Propulsores Elétricos? Já existe alguma missão realmente estabelecida onde esses tipos de motores serão necessários? Existe sim (pelo que sei) uma intenção de realizar uma Missão de Espaço Profundo para um asteroide próximo da Terra chamada Missão ASTER, e da mesma forma uma Missão Lunar da USP que poderiam em tese usar esses motores elétricos (Iônicos), mas são ainda apenas intenções, não são missões confirmadas, e mesmo que fossem, com o compromisso do governo com o PEB, levará décadas para serem realizadas, isto é, se não forem canceladas antes, e vale lembrar que exemplos não faltam. Estes recursos poderiam Sr. Ricardo Varela estar sendo utilizados de forma mais inteligente. Lamentável!