Por que os foguetes seguem uma trajetória curva enquanto entram no espaço?
Dê uma olhada nesta imagem da trajetória de um foguete lançado:
Você percebe a coisa intrigante sobre o caminho que o foguete segue? Em vez de se mover em linha reta, o foguete segue uma trajetória curva. Isso não é um erro… você verá exatamente a mesma coisa em todas as outras fotos e vídeos de um lançamento de foguete.
Mesmo assim, não parece fazer sentido. Os foguetes deveriam ir para o espaço, certo? Então não faria mais sentido se eles subissem em linha, em vez de seguir um caminho parabólico? Eles alcançariam o espaço muito mais rápido assim, parece. Deve haver uma razão, porque os cientistas de foguetes tendem a ser bem espertos, então, por que elesnãovão direto para cima?
Resposta curta:Porque eles querem entrar na órbita ao redor da Terra usando o mínimo de combustível possível.
Por que os foguetes são lançados verticalmente?
No contexto da tecnologia espacial, umfogueteé algo que pode mandar pessoas e coisas para o espaço. É aquele veículo fino, cilíndrico e muito alto que sai da plataforma de lançamento, deixando uma enorme nuvem de fumaça em seu rastro. Em teoria, ele poderia ser lançado como um avião decolando de uma pista, mas isso exigiria uma série de mudanças nos projetos atuais de foguetes, sem mencionar que seria absolutamente antieconômico. (Confiraporque os ônibus espaciais não decolam como aviões?)
Um foguete é lançado verticalmente com uma enorme quantidade de impulso para cima (Image Source: www.nasa.gov)
Os foguetes são lançados verticalmente com uma enorme quantidade de impulso para cima, graças aos seus próprios motores e aos sólidos impulsionadores que lhes são colocados (que são descartados logo após o lançamento). Após o lançamento, a subida do foguete é inicialmente lenta; mas ao final do primeiro minuto na subida, o foguete está se movendo a impressionantes 1.000 mph (1.609 km / h). (Fonte)
Ao voar pelo céu, um foguete perde uma grande quantidade de sua energia como resultado da resistência do ar, e precisa ter certeza de que alcança uma altitude alta o suficiente quando a maior parte de seu combustível é consumida. É por isso que um foguete voa para cima muito rápido, já que precisa atravessar a parte mais espessa da atmosfera na menor distância possível.
Por que o ângulo de trajetória de um foguete após o lançamento?
Eu acho que grande parte da confusão sobre a trajetória de um foguete deriva da suposição comum de que a maioria dos foguetes simplesmente quer escapar da gravidade da Terra e alcançar o “espaço”. Embora isso não seja tecnicamente incorreto, ele não mostra uma imagem clara.
Primeiramente, você deve entender que o espaço não é tão distante,Se você voar acima de uma altitude de 100 km (62 milhas) acima da Terra, você será oficialmente considerado “no espaço”. A Força Aérea dos EUA chamaria você de “astronauta” se você voasse acima de 80 km (quase 50 milhas). O pára-quedismo de Felix Baumgartner (ele detém o recorde de maior queda livre vertical sem drogue) é conhecido como “salto espacial”, apesar de ter saltado de uma altitude de 39 km (cerca de 24 milhas).
Há um único diferencial de tudo isso…
Portanto, não é que os foguetes simplesmente desejem alcançar o “espaço”; eles podem realmente fazer isso usando muito menos combustível. O que a maioria dos foguetes realmente quer fazer é entrar na “órbita” da Terra.
Transformando-se em órbita
O principal objetivo da maioria dos foguetes é alcançar a órbita do planeta e permanecer lá. Na órbita do planeta, o rebocador gravitacional do planeta é alto o suficiente para impedir que o foguete se desvie para o espaço sideral, e baixo o suficiente para que o foguete não precise queimar grandes quantidades de combustível para evitar que caia na Terra.
Para entrar em órbita, um foguete começa a se inclinar para o lado no início e gradualmente aumenta essa inclinação até alcançar uma órbita elíptica em torno da Terra. Dito isto, alcançar um caminho orbital adequado não é fácil; Ele vem à custa de enormes quantidades de combustível que são exauridas para atingir uma incrível velocidade horizontal de 28.968 km / h (Fonte). Essa técnica de otimizar a trajetória de uma espaçonave para que ela atinja o caminho desejado é chamada degiro por gravidadeougirozero.
Um foguete começa a girar gradualmente para entrar na órbita
Esta técnica oferece dois benefícios principais: primeiro, permite que o foguete mantenha um ângulo de ataque muito baixo ou até mesmo zero durante os estágios iniciais de sua subida, o que significa que o foguete sofre menos estresse aerodinâmico. A outra vantagem é que permite que o foguete use a gravidade da Terra, em vez de seu próprio combustível, para mudar sua direção. O combustível que o foguete consequentemente salva pode ser usado para acelerá-lo horizontalmente, a fim de atingir uma alta velocidade e entrar mais facilmente na órbita.
Em poucas palavras, um foguetedevecurvar sua trajetória pós-lançamento, se quiser entrar na órbita da Terra. Se não fizesse isso e continuasse a subir, acabaria chegando a um ponto em que seu combustível acabaria e, muito provavelmente, acabaria caindo de volta à Terra como uma pedra.
