Governo de Córdoba, na Argentina, Inicia Programa Para Estudar Uso de Bioetanol em Sistemas de Propulsão Espacial

Caros entusiastas das atividades espaciais!

Fonte: EspacioTech

Córdoba lançou o programa BioESPACIAL para impulsionar o uso de biocombustíveis em sistemas de propulsão espacial.

No dia 03/09, o portal ESPACIOTECH noticiou que o Governo de Córdoba, na Argentina, colocou em marcha o Programa BioESPACIAL, iniciativa destinada a estudar e desenvolver aplicações de biocombustíveis, especialmente o bioetanol, em sistemas de propulsão vinculados à indústria espacial argentina. A informação foi divulgada pelo portal ESPACIOTECH no início de setembro.

O programa pretende aproximar dois setores nos quais a província possui capacidades consolidadas: a produção agroindustrial de combustíveis renováveis e o desenvolvimento científico e tecnológico aeroespacial. A iniciativa prevê atividades de pesquisa, desenvolvimento e validação tecnológica para avaliar a possibilidade de incorporar esses combustíveis a futuros sistemas nacionais de propulsão.

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O Governo de Córdoba lançou BioESPACIAL, um programa que busca estudar e desenvolver aplicações de biocombustíveis, especialmente bioetanol, para sistemas de propulsão vinculados à indústria espacial argentina.

O BioESPACIAL foi criado por meio de um acordo entre o Ministério de Infraestrutura e Serviços Públicos de Córdoba, a Câmara de Bioetanol de Milho, a PROPULSAR, a Faculdade de Ciências Exatas, Físicas e Naturais da Universidade Nacional de Córdoba e a FDC Diseño y Desarrollo.

A iniciativa está vinculada à Lei Provincial N.º 10.721, que promove o desenvolvimento e a utilização de biocombustíveis em Córdoba. O programa também prevê a integração entre universidades, empresas e órgãos públicos, com o objetivo de gerar conhecimento especializado e desenvolver capacidades aplicáveis a projetos aeroespaciais.

Bioetanol em Motores-Foguete

O bioetanol pode ser utilizado como combustível em motores-foguete de propelentes líquidos. Nesse tipo de sistema, tanto o combustível quanto o oxidante precisam ser transportados pelo veículo, uma vez que fora da atmosfera não existe oxigênio disponível para alimentar a combustão.

Em uma configuração que utilize bioetanol, o combustível pode ser combinado com oxigênio líquido (LOX). Os dois propelentes são armazenados separadamente, conduzidos até uma câmara de combustão e injetados em proporções controladas. A reação produz gases em alta temperatura e pressão, que são acelerados por meio de um bocal para gerar o empuxo responsável pelo movimento do veículo.

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Esquema elementar de um foguete de combustível líquido. Observe os tanques de combustível e oxidante e o sistema de propulsão: turbobomba, injetores, câmera de combustão e tobera. Esta arquitetura é essencialmente a mesma para um motor impulsionado por combustível convencional e por biocombustível.

A utilização do bioetanol exige a definição de parâmetros específicos, incluindo a proporção entre combustível e oxidante, o projeto dos injetores, as condições de ignição, o sistema de resfriamento da câmara e a compatibilidade dos materiais.

O desempenho do bioetanol também precisa ser comparado ao de combustíveis utilizados tradicionalmente na propulsão espacial, como querosene refinado, metano e hidrogênio. Entre as características do bioetanol estão sua disponibilidade, possibilidade de manuseio e origem renovável, já que é produzido a partir de biomassa. Na indústria de Córdoba, o milho é uma das principais matérias-primas utilizadas na produção do combustível.

A utilização de bioetanol não elimina a emissão de dióxido de carbono durante a combustão. Entretanto, parte do carbono empregado no combustível tem origem em um ciclo biológico anterior, em vez de ser extraído de fontes fósseis. A avaliação ambiental depende de todo o ciclo que envolve produção, processamento, transporte e utilização do combustível.

Experiências Com LOX e Etanol

A combinação de oxigênio líquido e etanol já foi utilizada em estudos de propulsão espacial. A NASA promoveu o desenvolvimento e os testes de motores LOX/etanol para sistemas de controle e manobra espacial no âmbito de iniciativas como a Next Generation Launch Technology (NGLT).

Nesse contexto, o Marshall Space Flight Center concedeu à Aerojet o contrato NAS8-01109 para o desenvolvimento de um Reaction Control Engine (RCE) com dois níveis de empuxo. O objetivo era estudar sistemas auxiliares de propulsão não tóxicos destinados a futuros veículos espaciais.

O motor utilizava LOX e etanol e podia produzir aproximadamente 870 libras-força de empuxo, equivalente a cerca de 3,87 kN, no modo principal. Em um modo de precisão ou vernier, o sistema produzia aproximadamente 25 libras-força.

A Aerojet construiu e testou os propulsores em suas instalações em Sacramento, em operações contínuas e pulsadas. Em uma das campanhas de testes, o sistema acumulou mais de 10 mil pulsos entre os dois níveis de empuxo e milhares de segundos de funcionamento. Os testes permitiram avaliar o comportamento dos motores sob diferentes pressões de câmara, razões de mistura e ciclos de operação.

Entre os fatores considerados nesses desenvolvimentos estavam a menor toxicidade e as condições de segurança e manuseio em comparação com propelentes hipergólicos tradicionais, além da possibilidade de simplificação de determinadas operações em solo e redução de custos associados.

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Imagem representativa de um teste no banco de um motor com capacidade de combustível líquido semelhante ao Reaction Control Engine (RCE) da Aerojet.

Uso Histórico do Álcool na Propulsão

O uso de álcool como combustível para foguetes antecede os projetos mais recentes. O foguete alemão V-2, desenvolvido durante a Segunda Guerra Mundial e considerado o primeiro grande foguete de combustível líquido, utilizava oxigênio líquido combinado a uma mistura composta por 75% de álcool e água.

O desenvolvimento do V-2 tornou-se um dos antecedentes tecnológicos da fogueteria moderna. Posteriormente, a tecnologia de propulsão evoluiu para combustíveis como querosene refinado, hidrogênio e metano, que apresentam diferentes características relacionadas a desempenho, densidade, armazenamento e complexidade dos motores.

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Um foguete alemão V-2, um dos principais precursores da tecnologia de foguetes moderna.

Antecedentes Argentinos

A Argentina também possui experiências anteriores com sistemas de propulsão espacial utilizando biocombustíveis. Em 2021, a empresa LIA Aerospace realizou o lançamento do foguete Zonda 1.0, um demonstrador com 3,8 metros de altura.

O sistema de propulsão do veículo utilizava peróxido de hidrogênio como oxidante e biodiesel como combustível. Posteriormente, a empresa desenvolveu sistemas de propulsão para satélites e veículos espaciais que poderiam utilizar propelentes à base de álcool.

Esses projetos também abrangem a possibilidade de utilização de combustíveis renováveis em sistemas destinados não apenas a lançadores, mas também a motores empregados em manobras espaciais.

O BioESPACIAL está atualmente em uma fase inicial. O primeiro passo será estabelecer a estrutura técnica e institucional necessária para estudar as alternativas e avançar posteriormente para demonstradores e processos de validação.

Caso os desenvolvimentos avancem pelas etapas previstas, o programa poderá resultar em uma nova aplicação para a indústria argentina de bioetanol e estabelecer uma linha de pesquisa no setor espacial voltada ao desenvolvimento de propelentes produzidos localmente.

Brazilian Space

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