Cosmos X co$mo$

O projeto teve seu início em 1995, sob a coordenação geral do Dr. Paulo Moraes Júnior, da Divisão de Sistemas Espaciais — ASE, pertencente ao IAE. A equipe da COPPE, responsável pelo desenvolvimento da proteção térmica da nave, começou a atuar a partir de agosto de 1999. A nave proposta, designada por SARA, representa uma alternativa promissora em relação aos sistemas ora existentes, os quais tem um custo peso/hora de carga útil muito alto. É de concepção do tipo retorna e recupera, inovadora e realista, para os usuários de experimentos científicos e tecnológicos de pequeno porte, e para os propósitos e domínio tecnológico das instituições participantes. É definida como uma nave de pequenas dimensões, medindo 1m x 1,7m e peso de 250 kg, operando em órbita baixa, com capacidade para transportar experimentos científicos ou tecnológicos, de microgravidade, de pequeno porte, com permanência de até 10 dias em órbita, a cerca de 300 km de altitude, sendo posteriormente conduzida à Terra, recuperada em solo e reutilizada.

No desenvolvimento do sistema, os maiores desafios estão relacionados com a dinâmica de reentrada na atmosfera terrestre, a especificação, desenvolvimento e projeto do sistema de proteção térmica, a modelagem da aerotermodinâmica de reentrada e o projeto do sistema de recuperação em solo. Ao retornar à atmosfera terrestre a velocidade do SARA será reduzida por um sistema de pára-quedas, juntamente com um atenuador de impacto do tipo air-bag. Isto porque quando estiver retornando de uma altitude de 300 km, sua velocidade será de 7.360 m/s e, no momento de impacto com o solo, esta velocidade seria normalmente de 62m/s, necessitando da ação dos redutores de velocidade para que chegue a 10m/s, considerada como ideal pelos pesquisadores. Para consecução do projeto do SARA diversos ensaios em solo e em vôo serão realizados. Os ensaios em vôo consideram lançamentos sub-orbitais e orbitais, antes que o veículo seja considerado operacional.

O baixo custo é outra grande vantagem que o projeto SARA oferece ao País. Os preços pagos por uma operação no espaço são cobrados pelo tempo de utilização do veículo e pelo peso da carga transportada. Comparativamente, a carga lançada por um foguete de sondagem custa cerca de 10 mil dólares por quilograma/hora. Pois o SARA poderá operar cobrando aproximadamente mil dólares por quilograma.

Portanto, para a realização de experimentos científicos e tecnológicos em ambiente de microgravidade os pesquisadores de vários países utilizam atualmente os mais diferentes meios tais como: torres de queda livre, aeronaves em vôo parabólico, foguetes de sondagem VS-30, plataformas e estações espaciais. Em função dos custos e do tempo disponível para condução dos ensaios cada um desses meios encontra a sua aplicação. Como um novo meio de realização de tais experimentos, o Brasil trabalha atualmente no desenvolvimento desse sistema orbital recuperável, constituído por uma nave, em forma de cápsula, a qual após sua satelitização, permanece em órbita pelo tempo necessário para a condução das experiências, sendo em seguida redirecionada à Terra, onde é recuperada no solo.

No desenvolvimento de uma versão sub-orbital do SARA, a qual tem por objetivo a realização de ensaios em vôo, o lançamento dessa versão será feita a partir da base aeroespacial de Alcântara com o veículo VS-40 e o da versão operacional com um VLS-01 ou um VLM —Veículo Lançador de Micro satélites.

Em 2 de abril de 1993 foi lançado,com sucesso, o veículo VS-40 para realizar teste do quarto estágio do VLS em ambiente de vácuo, além de outros experimentos de interesse do projeto VLS. Esse veículo tornou-se necessário pela ausência, no país, de instalações de ensaios capazes de simular as condições de vácuo em altitude. Essas instalações, extremamente complexas e onerosas, seriam de difícil contratação no exterior, devido ao alto risco que acarretariam seu uso, considerando-se ser um desenvolvimento novo e, portanto, de baixa confiabilidade. O veículo atingiu o apogeu de 950 km e um alcance de 2.680 km.

Em meados de setembro 2004, o Instituto de Aeronáutica e Espaço, do Centro Técnico Aeroespacial —IAE/CTA—, espera iniciar uma nova etapa de testes do SARA com os ensaios destinados à verificação do sistema de recuperação do equipamento. O teste ocorrerá na Restinga da Marambaia, no Rio de Janeiro, onde será utilizado um protótipo em escala real, medindo 1m x 1,7m e 250 kg, que será lançado de um helicóptero da Força Aérea Brasileira. Durante a queda, será avaliada a abertura do conjunto de pára-quedas, responsáveis pela frenagem da cápsula, a fim de que a mesma conserve a integridade da estrutura e dos experimentos no pouso.

5, 4, 3, 2, 1, zero!

O SARA se tornará uma alternativa inovadora entre os instrumentos de pequeno porte para o envio de experimentos em microgravidade, uma vez que poderá ser reutilizado — ao contrário dos foguetes de sondagem, e levará peso máximo de 55kg de carga-útil por até 10 dias em gravidade zero.

A exposição de determinados produtos à imponderabilidade, vácuo profundo, juntamente com as reservas de energia solar inúmeras vezes maior, encontradas no espaço adjacente à Terra, favorece, entre outras aplicações, por exemplo, ao desenvolvimento de sais medicamentosos com maior homogeneidade na sua composição, portanto, um medicamento com qualidade superior. O SARA vem de encontro ao objetivo de oferecer meios de baixo custo de acesso ao espaço para a comunidade científica dos países que não são potências econômicas e políticas.

Eis o perfil da operação de lançamento da nave SARA por foguete VLS-01 da FAB, dimensionado para a missão, a partir da base aeroespacial de Alcântara no Maranhão:

No instante inicial do lançamento os quatro motores do primeiro estágio são acionados simultaneamente, de maneira a permitir a decolagem do veículo.

O passo seguinte é a ignição do segundo estágio, segundos antes do fim de queima do primeiro estágio, de maneira a propiciar o efetivo controle do veículo na fase entre o final de queima dos quatro motores do primeiro estágio e a separação destes.

O terceiro estágio é acionado instantes após o fim de queima do segundo estágio e da separação deste.

Após o fim de queima do terceiro estágio, o motor vazio do terceiro estágio e a baía de controle de rolamento são separados do veículo. O computador de bordo começa a realizar os cálculos para determinar a orientação e o instante de ignição do quarto estágio. Segue-se uma manobra que visa posicionar o conjunto quarto estágio/SARA na posição desejada. Após a orientação do veículo é feita a separação da baía de controle, liberando o quarto estágio para seu acendimento. Ao fim de sua queima dá-se a separação da nave do quarto estágio e a conseqüente injeção do SARA em órbita.