No presente artigo do Engenharia 360, abordamos o campo da engenharia de foguetes, que engloba o estudo e desenvolvimento desses veículos. Seu propósito é projetar, desenvolver e aprimorar sistemas utilizados na exploração espacial e além. Os testes em menor escala desempenham um papel significativo na ciência e proporcionam aos estudantes uma valiosa experiência prática, permitindo iterações rápidas no desenvolvimento e a acumulação de conhecimento. Além disso, equipes brasileiras estão atualmente competindo com seus modelos nos Estados Unidos, ressaltando a importância dessas experiências multidisciplinares para além do ambiente acadêmico.

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O que são foguetes?

Foguetes são veículos espaciais projetados para transportar cargas úteis, como satélites ou astronautas, para fora da atmosfera terrestre. E eles funcionam por meio da propulsão de um motor de foguete, que utiliza a reação de combustíveis químicos para gerar um impulso que empurra o foguete para frente.

O princípio básico de funcionamento de um foguete é a terceira lei de Newton, que estabelece que toda ação tem uma reação igual e oposta. Resumindo, os gases expelidos do motor de foguete para trás criam uma força que impulsiona o foguete para frente. À medida que o combustível é queimado, o foguete se torna mais leve, permitindo que ele acelere ainda mais. Após atingir a velocidade e a altitude desejadas, o foguete pode liberar sua carga útil ou, no caso de missões tripuladas, entrar em órbita ou além.

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Como os foguetes são estudados pela Engenharia?

Antes de tudo, a Engenharia responsável pelo estudo e desenvolvimento de modelos de foguetes é chamada de Engenharia Aeroespacial. Essa disciplina engloba os princípios da Engenharia Mecânica, Elétrica e de Materiais, aplicados especificamente aos veículos espaciais.

A finalidade da engenharia de foguetes é projetar, desenvolver e melhorar os sistemas de propulsão e veículos espaciais para diversas finalidades. Isso inclui o lançamento de satélites para comunicação, observação da Terra e pesquisa científica, bem como o envio de sondas espaciais para explorar outros planetas e o desenvolvimento de veículos espaciais tripulados para missões humanas no espaço.

A engenharia de foguetes também busca otimizar a eficiência dos motores de foguete, aumentar a capacidade de carga útil dos veículos, melhorar a segurança das missões espaciais e reduzir os custos de lançamento. Além disso, essa disciplina se preocupa com o projeto de sistemas de controle, estruturas aerodinâmicas, sistemas de suporte de vida e todos os aspectos técnicos envolvidos no lançamento e operação de foguetes.

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Por que é importante o desenvolvimento e testes de modelos de foguetes?

O desenvolvimento e teste de modelos de foguetes são importantes porque permitem a exploração espacial, facilitam a comunicação global, possibilitam pesquisas científicas avançadas, contribuem para a defesa e segurança nacional e impulsionam o avanço tecnológico em diversas áreas.

Realizamos testes de modelos em menor escala de foguetes por diversas razões:

• Segurança: Os testes em menor escala permitem avaliar e mitigar riscos antes de lançar foguetes em tamanho real. Ao testar componentes e sistemas em uma escala menor, é possível identificar falhas, realizar ajustes e aprimorar o projeto, garantindo maior segurança nas futuras missões espaciais.
• Economia: Construir e lançar foguetes em tamanho real pode ser extremamente caro. Os testes em menor escala permitem realizar experimentos e validar conceitos a um custo menor. Dessa forma, é possível iterar e aperfeiçoar o projeto sem incorrer em grandes despesas.
• Viabilidade técnica: Os testes em menor escala fornecem informações sobre o desempenho dos sistemas de propulsão, aerodinâmica, controle e outros aspectos importantes do foguete. Isso permite identificar possíveis problemas e verificar se as tecnologias e estratégias planejadas são viáveis antes de prosseguir com o desenvolvimento em escala real.
• Aprendizado e experiência: Os testes em menor escala permitem acumular conhecimento e experiência prática no projeto, construção e operação de foguetes. É uma oportunidade para os engenheiros e equipes envolvidas adquirirem habilidades, entenderem os desafios técnicos e ganharem insights valiosos para aprimorar futuros projetos.
• Iteração rápida: Com testes em menor escala, é possível realizar iterações mais rápidas no processo de desenvolvimento do foguete. Os resultados e aprendizados obtidos podem ser aplicados rapidamente para fazer ajustes e melhorias no projeto, acelerando o progresso e reduzindo o tempo necessário para desenvolver uma versão final mais refinada.

Universidades brasileiras na disputa da Copa Mundial de Foguetes

Neste ano de 2023, cinco equipes de estudantes de universidades brasileiras participarão da Spaceport America Cup (Copa Mundial de Foguetes), a maior competição de foguetes e satélites do mundo. O evento será realizado no estado do Novo México, nos Estados Unidos, e contará com a participação de 158 equipes de 24 países diferentes.

As universidades brasileiras representadas são a UFRJ, UERJ, UFSC, USP e UnB. As equipes competirão em diferentes categorias, de acordo com o tipo de motor utilizado e a distância alcançada pelos foguetes. A competição é uma oportunidade para promover projetos aeroespaciais e os estudantes destacam a importância dessa experiência multidisciplinar, que vai além do ambiente acadêmico.

"Estudei a vida toda em escola pública. Quando eu imaginaria que entraria em uma universidade federal e desenvolveria um foguete? (...), qualquer pessoa que tiver interesse pode chegar lá, pode aprender e ter a oportunidade de levar o projeto para um cenário mundial e apresentar para as maiores empresas aeroespaciais do mundo.",

"A gente bate de frente com grandes universidades, como MIT, Stanford e Columbia.",

"O que a gente faz ali modifica as pessoas. Para mim, mudou completamente a forma como encaro todas as outras áreas da minha vida em questão de responsabilidade, compromisso, dedicação, de ter que me virar, de fazer acontecer. Desenvolver uma tecnologia complexa de forma barata, no dia a dia, dentro da universidade, traz outro panorama do que é possível fazer. A gente não faz brinquedo, faz tecnologia de verdade."

- estudante de Astronomia Júlia Siqueira, da UFRJ, em reportagem de oestadorj.com.br.

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Fontes: Agência Brasil.

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