IAE inicia integração de experimentos para Operação Rio Verde

IAE

23 de agosto de 2016

Foto: IAE

A Operação Rio Verde, prevista para ocorrer em novembro de 2016, visa cumprir a etapa final da 2a Chamada do 4o Anúncio de Oportunidades (AO) do Programa Microgravidade da Agência Espacial Brasileira (AEB), que financiou o desenvolvimento de cinco experimentos desenvolvidos pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Universidade Estadual de Londrina (UEL) e Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). O sexto experimento foi desenvolvido com a colaboração do IAE, enquanto os dois últimos foram integralmente desenvolvidos pelo IAE.

Entre os dias 15 e 18 de agosto foram realizados com sucesso os testes de recebimento das cablagens de voo e o primeiro teste de sistema integrado, em que foram ligados simultaneamente os oito experimentos que irão ao espaço a bordo o foguete brasileiro VSB-30. Os testes foram realizados nas dependências do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), localizado em São José dos Campos, SP. O IAE é a organização responsável pelo desenvolvimento do foguete, que será lançado a partir do Centro de Lançamento de Alcântara (CLA), localizado no Estado do Maranhão durante a Operação Rio Verde.

O Programa Microgravidade

O Programa Microgravidade foi criado em 27 de outubro de 1998 pela AEB com o objetivo colocar ambientes de microgravidade à disposição da comunidade técnico-científica brasileira, provendo meios de acesso, e suporte técnico e orçamentário para a viabilização de experimentos nesses ambientes. O gerenciamento das atividades é de responsabilidade da AEB e conta com a colaboração do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) e da comunidade acadêmica nacional pertencente aos cursos de engenharia aeroespacial.

Os Experimentos

Os experimentos são alojados no interior da carga-útil, conforme ilustrado na figura abaixo. A carga-útil compreende a parte superior do foguete VSB-30. Após consumirem 1.550 kg de propelente nos 42 segundos inicias de voo os dois motores-foguetes do VSB-30 são descartados caindo no mar. A carga-útil, contudo, continua seu movimento ascendente atingindo uma altura máxima de 250 km. A altitude de 100 km é considerada o limite superior da atmosfera terrestre. Acima dessa altitude considera-se o vácuo do espaço. A ausência de forças propulsivas, combinada à ausência de atrito com a atmosfera e à eliminação da rotação do veículo em torno de quaisquer dos seus eixos, faz com que sejam estabelecidas a condição de microgravidade no interior da carga-útil. Nessa condição, qualquer objeto solto no interior da carga-útil flutuará. Para o caso do VSB-30 essa condição é estabelecida aos 80 segundos de voo, quando a carga-útil encontra-se a 110 km de altitude, tendo a duração de 6 minutos. Ao reentrar na atmosfera terrestre a carga-útil é desacelerada por atrito e, posteriormente, são acionados os paraquedas com intuito de reduzir a velocidade de impacto com o mar.

Helicópteros da Força Aérea Brasileira (FAB) fazem o resgate da carga-útil no mar. Em solo, os experimentos são retirados da carga-útil e entregues aos pesquisadores que os desenvolveram. Na operação Rio Verde o VSB-30 levará ao espaço oito experimentos. São eles:

1. MPM-A: Novas tecnologias de meios porosos para dispositivos com mudança de fase, desenvolvidos pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Os minitubos de calor fazem uso do calor latente de fusão e do efeito capilar para transportar energia de uma fonte quente para uma fria. Esses dispositivos podem ser utilizados para o controle térmico tanto de equipamentos eletrônicos no espaço como em terra;

2. MPM-B: Novas tecnologias de meios porosos para dispositivos com mudança de fase, desenvolvidos pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Tem a mesma finalidade do MPM-A, mas enquanto o fluido de trabalho do experimento MPM-A é o metanol, o MPM-B utiliza o fluido refrigerante denominado HFE7100;

3. VGP2: Os efeitos da microgravidade real no sistema vegetal cana de açúcar, desenvolvido pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Trata-se de um experimento biológico que tem por objetivo avaliar os efeitos na microgravidade sobre o DNA da cana de açúcar;

4. E-MEMS: Sistema para determinação de atitude de veículos espaciais, desenvolvido pela Universidade Estadual de Londrina (UEL). O objetivo deste experimento é fazer uso de sensores comerciais para determinação de atitude de sistemas espaciais; 

5. SLEM: Solidificação de ligas eutéticas em microgravidade, desenvolvido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Este experimento contempla o desenvolvimento, construção e qualificação de um forno elétrico com capacidade de fundir (300 oC) amostras de 3 materiais distintos. Ao atingir o ambiente de microgravidade, o forno é desligado e ocorre a solidificação das ligas;

6. GPS: Modelos de GPS (Sistema de Posicionamento Global) para aplicações em veículos espaciais de alta dinâmica, desenvolvido pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) com a colaboração do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE). Esse equipamento fornece a latitude, longitude e altitude da carga-útil durante todas as fases do voo do foguete;

7. SMA: Sensor Mecânico Acelerométrico, desenvolvido pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE). Servirá para ativação de linhas de ignição, após submetida a uma aceleração entre 4 e 6 vezes a aceleração da gravidade. Com esse dispositivo, ainda em fase de qualificação, objetiva-se elevar a segurança do veículo, evitando-se, por exemplo, que sistemas pirotécnicos sejam acionados, intempestivamente.

8. CCA: Circuito de Comutação e Atuação, desenvolvido pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE). Modelo de desenvolvimento do sequenciador de eventos pirotécnicos e comutação de energia funcional.

Etapas Anteriores

Os experimentos MPM-A, MPM-B, VGP2, E-MEMS e SLEM foram selecionados pela Agência Espacial Brasileira em abril de 2013. Em setembro do mesmo ano foi realizado no IAE o Seminário de Nivelamento, por meio do qual os pesquisadores da UFSC, UFRN, UEL e INPE e os técnicos do IAE trocaram valiosas informações, que permitiram o envio ao IAE do Projeto Preliminar (final de 2013) e Projeto Detalhado (final de 2014) de cada projeto. Em abril de 2014 os pesquisadores visitaram o CLA para conhecerem suas instalações. Entre março e maio deste ano os experimentos foram entregues ao IAE onde foram testados individualmente em condições similares às de voo.

Próximas Etapas

Além dos experimentos, a carga-útil é composta dos subsistemas de recuperação (paraquedas) telemetria e controle, que serão integrados em outubro. Uma vez integrada a carga-útil completa (experimentos, sistema de recuperação e sistema de controle) será submetida a um novo teste de sistema integrado, balanceamento da carga útil, a ensaios para determinação das propriedades de massa e testes adicionais de vibração, que visam simular as vibrações presentes durante o voo real. Durante esses testes, também realizados nas dependências do IAE, todos os experimentos e demais sistemas eletrônicos são ligados e os seus funcionamentos verificados. Findos os testes, a carga-útil integrada é transportada para Alcântara a bordo de avião cargueiro da Força Aérea Brasileira. 

No CLA ocorre a integração da carga-útil aos dois motores que compõem o VSB-30. A partir da integração do foguete à Plataforma de Lançamento o monitoramento e controle dos experimentos ocorrem através dos umbilicais, conjunto de cabos elétricos e conectores que ligam o foguete à Casamata, local blindado onde ficam abrigados os operadores do centro de lançamento e os responsáveis pela operação dos experimentos e do veículo. Concluída a contagem regressiva, o foguete deixa a Plataforma de Lançamento, automaticamente desconectando-se dos umbilicais. 

Durante os dez minutos de voo os experimentadores recebem informações dos seus experimentos por meio de ondas eletromagnéticas enviadas pelo sistema de telemetria do foguete. Essas informações são também gravadas pelos sistemas de aquisição de dados de cada experimento, sendo acessadas após a recuperação da carga-útil.

Apresentação

O sistema integrado foi apresentado à Alta Direção do DCTA, Ten Brig Egito, Diretor e Maj Brig Fernando, Vice-Diretor, em visita realizada no dia 16 de agosto, onde o Diretor do IAE, Brig Otero e o Coordenador dos experimentos, Dr. Bezerra, esclareceram às autoridades todos os pontos supracitados e tiraram dúvidas, juntamente com a equipe técnica que os acompanhava