{"id":156740,"date":"2014-08-21T09:00:48","date_gmt":"2014-08-21T12:00:48","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=156740"},"modified":"2015-07-03T15:02:49","modified_gmt":"2015-07-03T18:02:49","slug":"gravedad-cero","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/gravedad-cero\/","title":{"rendered":"Gravedad cero"},"content":{"rendered":"
\"Ek

L\u00e9o Ramos<\/span>Ek cohete suborbitale del tipo VSB-30L\u00e9o Ramos<\/span><\/p><\/div>\n

Hay gran expectativa en las instalaciones del Instituto de Aeron\u00e1utica y Espacio (IAE), la divisi\u00f3n de investigaci\u00f3n del Departamento de Ciencia y Tecnolog\u00eda Aeroespacial (DCTA), emplazado en S\u00e3o Jos\u00e9 dos Campos, en el interior de S\u00e3o Paulo. El organismo, vinculado al Ministerio de Defensa, contempla el lanzamiento, durante el segundo semestre de este a\u00f1o, de cuatro cohetes suborbitales, que sobrepasan los 100 kil\u00f3metros de altura en un vuelo en forma de par\u00e1bola y logran un ambiente de microgravedad. El primero en viajar al espacio, el veh\u00edculo sonda VS-30, llevar\u00e1 como carga \u00fatil la denominada Etapa Propulsora de Cohete de Propergol L\u00edquido (EPL), un conjunto integrado por el primer motor cohete producido en el pa\u00eds que utiliza combustible l\u00edquido y su respectivo sistema de alimentaci\u00f3n. Esos dos dispositivos, con elevado contenido tecnol\u00f3gico, son esenciales para que el pa\u00eds avance en el dominio de la tan ansiada tecnolog\u00eda de veh\u00edculos de lanzamiento de sat\u00e9lites. El combustible l\u00edquido que ser\u00e1 probado en el cohete brasile\u00f1o presenta un aspecto innovador: est\u00e1 compuesto por una mezcla de etanol elaborado a partir de la ca\u00f1a de az\u00facar y ox\u00edgeno l\u00edquido, algo que coloca a Brasil entre las naciones que contribuyen para una innovaci\u00f3n tecnol\u00f3gica sostenible en el sector aeroespacial.<\/span><\/p>\n

La campa\u00f1a de lanzamiento del VS-30\/ EPL, bautizada Operaci\u00f3n Raposa, tiene previsto su comienzo para el 12 de agosto, en el Centro de Lanzamiento de Alc\u00e2ntara (CLA), ubicado a 30 kil\u00f3metros de S\u00e3o Luis, la capital del estado nordestino de Maranh\u00e3o. Si todo sale como est\u00e1 programado, el cohete ser\u00e1 lanzado al espacio luego de tres semanas, al comienzo del mes de septiembre. M\u00e1s all\u00e1 de eso, el IAE contempla el lanzamiento, tambi\u00e9n durante este a\u00f1o, del veh\u00edculo suborbital VS-40M. Este cohete, que se proyect\u00f3 al comienzo de los a\u00f1os 1990, pondr\u00e1 en \u00f3rbita el Sat\u00e9lite de Reingreso Atmosf\u00e9rico (Sara), que realizar\u00e1 una serie de experimentos en microgravedad. En esa condici\u00f3n es posible la realizaci\u00f3n de diversos tipos de experimentos cient\u00edficos destinados, por ejemplo, a lograr un mejor conocimiento de la estructura de las prote\u00ednas para la creaci\u00f3n de nuevos medicamentos. Con la ausencia de gravedad, los cristales de prote\u00ednas son mayores, pues su crecimiento en la Tierra es limitado. Al conocer mejor la estructura de las prote\u00ednas que componen un par\u00e1sito es posible desarrollar f\u00e1rmacos m\u00e1s eficaces contra varias enfermedades. En la microelectr\u00f3nica, la microgravedad facilita la obtenci\u00f3n en forma m\u00e1s sencilla de silicio ultrapuro para estudios de semiconductores.<\/p>\n

\"Sonda

L\u00e9o Ramos<\/span>Sonda cohete IV, en S\u00e3o Jos\u00e9 dos CamposL\u00e9o Ramos<\/span><\/p><\/div>\n

El \u00faltimo lanzamiento, previsto para el segundo semestre, para el cual se est\u00e1n preparando los cohetes, pertenece al tipo VSB-30, un exitoso veh\u00edculo suborbital construido en forma conjunta con el Centro Aeroespacial Alem\u00e1n (Deutsche Zentrum f\u00fcr Luft- und Raumfahrt, o DLR, seg\u00fan su sigla en alem\u00e1n). El VSB-30 consta de dos propulsores e hizo su vuelo inaugural hace 10 a\u00f1os, en octubre de 2004. Desde entonces, ya fueron lanzados con \u00e9xito 14 cohetes.<\/p>\n

Un selecto grupo
\n<\/b>\u201cBrasil\u00a0 cuenta con un programa consistente de desarrollo de cohetes suborbitales. Esos veh\u00edculos espaciales de bajo costo son ideales para la realizaci\u00f3n de investigaciones cient\u00edficas atmosf\u00e9ricas y de la ion\u00f3sfera, as\u00ed como para el estudio de nuevos materiales y procesos en ambientes de microgravedad\u201d, afirma el investigador y jefe del subdirectorio del espacio del IAE, el coronel Avandelino Santana J\u00fanior. \u201cEstos cohetes tambi\u00e9n colaboran en la capacitaci\u00f3n de recursos humanos para el \u00e1rea espacial y se han revelado como el objeto ideal para el mantenimiento de programas de cooperaci\u00f3n con instituciones extranjeras de investigaci\u00f3n cient\u00edfica en ese sector\u201d. Desde el inicio de sus actividades, al final de los a\u00f1os 1960, cuando su nombre todav\u00eda era Instituto de Actividades Espaciales, el IAE ha desarrollado siete modelos diferentes de cohetes suborbitales: Sonda II, Sonda III, Sonda IV, VS-40, VS-30, VS-30\/ Ori\u00f3n y VSB-30. Este aspecto coloca al pa\u00eds dentro del selecto grupo de naciones que dominan la tecnolog\u00eda de fabricaci\u00f3n de esos veh\u00edculos, junto con Estados Unidos, Francia, China e Inglaterra. El uso de un combustible l\u00edquido a base de etanol (o alcohol et\u00edlico) para impulsar sus motores es, seg\u00fan Santana J\u00fanior, otro avance en el \u00e1rea. \u201cHasta donde sabemos, la utilizaci\u00f3n de etanol como combustible l\u00edquido para veh\u00edculos de ese g\u00e9nero es algo in\u00e9dito\u201d.<\/p>\n

El desarrollo del Motor L5, impulsado mediante etanol y ox\u00edgeno l\u00edquido (LOX), es el resultado de un programa de investigaci\u00f3n en propulsi\u00f3n l\u00edquida iniciado por el IAE hace alrededor de 15 a\u00f1os. Su objetivo final es impulsar cohetes orbitales, que se emplean para colocar sat\u00e9lites en el espacio, con un combustible l\u00edquido m\u00e1s seguro que el propulsor a base de hidracina, un l\u00edquido corrosivo y t\u00f3xico, que necesita importarse. El etanol y el ox\u00edgeno l\u00edquido, a su vez, resultan menos nocivos para el ambiente, m\u00e1s f\u00e1ciles de manipular y emiten bajo nivel de holl\u00edn. El L5 fue concebido y proyectado por el IAE con recursos de la Agencia Espacial Brasile\u00f1a (AEB), en tanto que el sistema de alimentaci\u00f3n del motor cohete (Samf) fue desarrollado por Orbital Engenharia, una empresa con sede en S\u00e3o Jos\u00e9 dos Campos, y hecho realidad por medio de recursos p\u00fablicos por aproximadamente 2 millones de reales aportados por la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep). En diciembre de 2013 se dio un paso importante rumbo al lanzamiento de la Etapa Propulsora de Cohetes con Propergol L\u00edquido (EPL). Los ingenieros del IAE y de Orbital llevaron a cabo con \u00e9xito un ensayo en tierra con el modelo de vuelo de esa etapa. En esa ocasi\u00f3n, se verific\u00f3 que todos los componentes del sistema funcionaron seg\u00fan lo esperado. La prueba consisti\u00f3 en la puesta en la quema, en un banco de prueba, del motor L5 integrado al sistema de alimentaci\u00f3n, el dispositivo responsable de almacenar e inyectar la mezcla de etanol y ox\u00edgeno l\u00edquido en el motor.<\/p>\n

\"\"Infograf\u00eda: Ana Paula Campos \/ Ilustraci\u00f3n: Pedro Hamdan<\/span><\/a>Luego del \u00e9xito del ensayo en tierra, el conjunto de propulsi\u00f3n l\u00edquida ser\u00e1 probado en una operaci\u00f3n real de vuelo, que es el objetivo de la Operaci\u00f3n Raposa. En el lanzamiento programado para el comienzo de septiembre, el VS-30\/ EPL despegar\u00e1 impulsado por una etapa propulsora dotada de combustible s\u00f3lido. Veinticuatro segundos despu\u00e9s del lanzamiento, este motor se desprender\u00e1 de la carga \u00fatil, en este caso, el EPL, que se incinerar\u00e1. El motor L5 convertir\u00e1 la energ\u00eda qu\u00edmica contenida en el combustible almacenado en los tanques \u2012etanol y ox\u00edgeno l\u00edquido\u2012 en una fuerza propulsora que generar\u00e1 un empuje de cinco kilonewton (kN), energ\u00eda suficiente para impulsar un bloque de cinco toneladas.<\/p>\n

La carga \u00fatil impulsada por el propulsor o propergol l\u00edquido describir\u00e1 una trayectoria parab\u00f3lica, propia de los cohetes suborbitales, hasta caer en el mar. La misi\u00f3n ser\u00e1 considerada exitosa si tanto el sistema de alimentaci\u00f3n del motor cohete como el motor L5 funcionan perfectamente en vuelo. \u201cTenemos confianza en que el lanzamiento ser\u00e1 un \u00e9xito\u201d, dice el ingeniero del IAE Eduardo Dore Roda, gerente de las l\u00edneas de cohetes VS-30 y VSB-30. \u201cEl propulsor l\u00edquido permite una quema controlada, algo que resulta ideal para los cohetes lanzadores de sat\u00e9lites. La \u00faltima etapa de esos veh\u00edculos utiliza normalmente propulsi\u00f3n l\u00edquida, algo que posibilita el control de la inserci\u00f3n del cohete en su \u00f3rbita\u201d, dice. Seg\u00fan Roda, el dominio de esa tecnolog\u00eda en un motor cohete de peque\u00f1o porte, como es el caso del VS-30, constituye una fase significativa en direcci\u00f3n al desarrollo de motores mayores. Los cohetes orbitales completan por lo menos una vuelta completa alrededor de la Tierra a una altitud superior a los 100 kil\u00f3metros.<\/p>\n

El \u00e9xito de la l\u00ednea de cohetes suborbitales del IAE ha trascendido las fronteras de Brasil. De las 14 misiones efectuadas con el modelo VSB-30, 11 partieron del Centro de Lanzamiento de Esrange, emplazado a 200 kil\u00f3metros del C\u00edrculo Polar \u00c1rtico, cercano a la ciudad de Kiruna, en Suecia. Y las otras tres misiones partieron desde Alc\u00e2ntara, en el estado de Maranh\u00e3o. El proyecto de esos veh\u00edculos naci\u00f3 a comienzos de los a\u00f1os 2000. \u201cFueron fabricados en forma conjunta con el Centro Aeroespacial Alem\u00e1n para atender la demanda del Programa de Microgravedad de la Agencia Espacial Europea (ESA). Hasta entonces, el DLR utilizaba cohetes brit\u00e1nicos Skylark para enviar sus experimentos al espacio, pero la producci\u00f3n de ese veh\u00edculo se cancelar\u00eda y los alemanes necesitaban un veh\u00edculo que lo sustituyera\u201d, revela el ingeniero Eduardo Roda. El VSB-30 fue concebido para transportar una carga \u00fatil de 400 kilogramos a 260 kil\u00f3metros de altitud, con tiempo de microgravedad superior a seis minutos. El vuelo de los cohetes suborbitales es de corta duraci\u00f3n y durante algunos minutos se encuentra en condici\u00f3n de microgravedad. Durante ese breve per\u00edodo, pueden ejecutarse una serie de experimentos cient\u00edficos.<\/p>\n

Hasta ahora, las agencias espaciales de Brasil, Suecia, Noruega y Alemania, adem\u00e1s de la propia ESA, han realizado lanzamientos con el VSB-30. En octubre y noviembre de este a\u00f1o se lanzar\u00e1n otros dos veh\u00edculos, desde el Centro de lanzamiento de Andoya, en Noruega, y un tercero partir\u00e1 desde Brasil en 2015, en el marco del Programa de Microgravedad de la Agencia Espacial Brasile\u00f1a. \u201cEl cohete de exploraci\u00f3n atmosf\u00e9rica es una alternativa barata para la realizaci\u00f3n de experimentos cient\u00edficos en ambiente de microgravedad. Y el VSB-30, un veh\u00edculo suborbital con dos etapas de propulsi\u00f3n s\u00f3lidas, es un cohete muy exitoso\u201d, afirma.<\/p>\n

La cooperaci\u00f3n entre el IAE y el DLR alem\u00e1n se remonta a 1969, cuando el Centro de Lanzamiento de Barreira do Infierno (CLBI), en Rio Grande do Norte, fue utilizado para el lanzamiento de experimentos cient\u00edficos del Instituto Max Planck para F\u00edsica Extraterrestre, de Alemania. Esta cooperaci\u00f3n se fortaleci\u00f3 en los a\u00f1os siguientes y deriv\u00f3 en la construcci\u00f3n del VSB-30, producido integralmente en el IAE y con un 70% de sus componentes provistos por colaboradores comerciales brasile\u00f1os. \u201cEl convenio entre el IAE y el DLR para el desarrollo com\u00fan de un cohete de exploraci\u00f3n de dos etapas con base en el motor S30 que ya existente en Brasil surgi\u00f3 en 2000. Cuatro a\u00f1os m\u00e1s tarde, el 23 de octubre de 2004, el VSB-30 concluy\u00f3 exitosamente su vuelo de calificaci\u00f3n\u201d, recuerda el coronel Avandelino Santana J\u00fanior.<\/p>\n

Hace dos a\u00f1os, el DLR utiliz\u00f3 para sus misiones otro cohete suborbital nacional, el VS-40M, m\u00e1s potente que el VSB-30. El VS-40M estaba dotado con dos etapas propulsoras y era capaz de transportar una carga \u00fatil de 500 kilogramos a 640 kil\u00f3metros de altitud y traslad\u00f3 al espacio al experimento hipers\u00f3nico alem\u00e1n de reingreso atmosf\u00e9rico Shefex II (Sharp Edge Flight Experiment). Esos experimentos eval\u00faan, entre otros objetivos, el comportamiento de los materiales que se utilizan para la construcci\u00f3n de veh\u00edculos espaciales tripulados cuando se ven sometidos a las severas condiciones del reingreso en la atm\u00f3sfera terrestre.<\/p>\n

Sistema inercial
\n<\/b>El reingreso tambi\u00e9n es uno de los objetivos del Sara, fabricado en el IAE y que ser\u00e1 lanzado desde el Centro de Barreira do Infierno en noviembre de este a\u00f1o, a bordo del VS-40M, en el marco de la Operaci\u00f3n S\u00e3o Louren\u00e7o. El sat\u00e9lite es una plataforma espacial para experimentos en ambiente de microgravedad, destinado a operar a 300 kil\u00f3metros de altura, durante un m\u00e1ximo de 10 d\u00edas. Una vez transcurrido ese lapso, el Sara har\u00e1 su reingreso en la atm\u00f3sfera y caer\u00e1 en el oc\u00e9ano Atl\u00e1ntico, de donde ser\u00e1 recuperado para el an\u00e1lisis de los experimentos enviados al espacio. \u201cEntre los diversos experimentos que ir\u00e1n a bordo del Sara, vale destacar el test de un sistema inercial, que, en el futuro, equipar\u00e1 al VLS-1\u201d, afirma el ingeniero Nelson Snellaert Tavares, gerente del proyecto del VS-40M. Esos sistemas de orientaci\u00f3n son los encargados de conducir al veh\u00edculo.<\/p>\n

El VS-40, equipado con dos propulsores de propergol s\u00f3lido, realiz\u00f3 su vuelo inaugural en 1993. Fue concebido con el prop\u00f3sito de probar en vuelo el funcionamiento en el vac\u00edo del motor S44, similar a la cuarta y \u00faltima etapa del VLS-1. El otro propulsor del VS-40, denominado S40, equivale a la tercera etapa del VLS-1. Cinco a\u00f1os despu\u00e9s, se lanz\u00f3, desde Alc\u00e2ntara, una segunda unidad del cohete. Ampar\u00e1ndose en el buen desempe\u00f1o de esos dos vuelos, el IAE determin\u00f3 que el veh\u00edculo podr\u00eda utilizarse para experimentos en ambiente de microgravedad y ser uno m\u00e1s entre los cohetes de exploraci\u00f3n desarrollados por el organismo. \u201cEn 2008, el DLR mostr\u00f3 su inter\u00e9s por el cohete. A pesar de que en aquella \u00e9poca, el VS-40 ya era un veh\u00edculo muy confiable, le realizamos modificaciones y perfeccionamos su seguridad operativa, de montaje y de ensamblado. Desde entonces pasamos a denominarlo VS-40M, una versi\u00f3n modificada del original\u201d, dice Tavares.<\/p>\n

La misi\u00f3n inaugural del VS-40M fue el 22 de junio de 2012, cuando fue lanzado desde el Centro de Lanzamiento de Andoya, en Noruega, llevando a bordo el experimento Shefex II, valuado en 7 millones de euros. \u201cLa misi\u00f3n alcanz\u00f3 plenamente sus objetivos\u201d, dice el gerente del proyecto VS-40M. Seg\u00fan el ingeniero Nelson Tavares, los alemanes han demostrado su inter\u00e9s por adquirir un nuevo cohete y el IAE tambi\u00e9n fue sondeado por una empresa internacional del sector aeroespacial interesada en una unidad del veh\u00edculo. \u201cYa estamos analizando mejoras y optimizaciones futuras con el objetivo de tornar al VS-40M a\u00fan m\u00e1s competitivo desde el punto de vista comercial, para organismos y empresas que necesiten los impulsores para vuelos suborbitales y en ambiente de microgravedad\u201d, dice Tavares.<\/p>\n

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