Viagens espaciais | Como espaçonaves usam a física para viajar pelo universo
Por Danielle Cassita • Editado por Luciana Zaramela |
Você já se perguntou como uma nave espacial viaja pelo universo? Basicamente, tudo começa nos foguetes, que chegam ao espaço com a ajuda do propelente que carregam. Assim que alcançam a distância desejada pelos cientistas, eles liberam o satélite ou a espaçonave em questão. Mas, afinal, como tudo isso acontece?
Os foguetes que lançam os satélites e outros tipos de espaçonaves são carregados por toneladas de propelente. De forma resumida, podemos dizer que a queima dos propelentes fornece energia suficiente para que o foguete escape da gravidade da Terra.
Para entender como isso acontece, precisamos voltar cerca de 300 anos no passado — mais especificamente, para a época de Isaac Newton, físico que apresentou três leis básicas que descrevem como os objetos se movem.
Pois bem, a terceira delas é a lei da ação e reação. Ela afirma que, para toda força de ação aplicada a um corpo, ocorre uma força de reação de mesma intensidade e em sentido oposto. É aqui que está o segredo por trás do lançamento de um foguete.
Quando um foguete é lançado, o propelente é queimado e gera a exaustão, uma pluma de chamas, gases quentes e fumaça na parte inferior dele. Esta pluma escapa em direção ao solo — aqui está a força de ação. Em resposta, o foguete se move na direção oposta e sai do chão com a força de reação.
Enquanto tudo isso acontece, há a gravidade da Terra puxando o foguete para o solo. A liberação da exaustão cria o empuxo, uma força que precisa “ganhar” da gravidade para o veículo subir ao espaço. Para escapar da gravidade, o foguete precisa viajar a mais de 28 mil km/h acompanhando a curvatura da Terra, garantindo que não vai cair de volta.
Como uma espaçonave navega pelo espaço
O que acontece depois depende da missão. Por exemplo, digamos que um foguete lançou um satélite para a órbita da Terra: neste caso, o foguete vai liberar o satélite quando estiver a uma determinada distância da Terra. Este, por sua vez, vai permanecer em órbita graças ao momento (a energia obtida do foguete), que o empurrou uma direção enquanto a gravidade o empurra em outra.
O equilíbrio entre ambas permite que o satélite permaneça em órbita ao redor da Terra. Já os satélites que estão em órbitas mais próximas do planeta são mais atraídos pela gravidade; para permanecerem em suas trajetórias, eles precisam se mover mais rápido que um satélite que orbita a Terra a uma distância maior.
Mas e o objetivo for enviar uma sonda a outro planeta? Muitas missões espaciais de exploração do Sistema Solar usam a chamada assistência gravitacional, uma técnica que permite modificar a trajetória sem gastar propelente. Para isso, a espaçonave se aproxima de um objeto (como um planeta ou lua) para receber seus efeitos gravitacionais.
A interação permite ajustar a direção da espaçonave e sua velocidade, porque ela captura um pouquinho da energia cinética do corpo planetário da assistência. Assim, ela viaja mais rapidamente.
As trajetórias das sondas Voyager são talvez algumas das assistências gravitacionais mais conhecidas em nosso sistema. A Voyager 2, por exemplo, realizou a manobra com Júpiter, Saturno e Urano, conseguindo energia cinética significativa.
Fonte: NASA