INPE Investe na Atualização e Modernização de Laboratórios de Testes e Qualificação de Propulsores de Satélites
Olá leitor!
Segue outra interessantíssima matéria publicada no número
07 do Informativo do INPE de 31/08, destacando que o instituto esta investindo
na atualização e modernização de laboratórios de testes e qualificação de
propulsores de satélites.
Duda Falcão
INPE Investe na Atualização e Modernização
de
Laboratórios de Testes e Qualificação
de Propulsores de Satélites
Informativo INPE
Número 07
31/08/2016
O Laboratório Associado de Propulsão e Combustão (LCP),
no INPE de Cachoeira Paulista, está desde o ano passado em processo de
modernização de suas instalações de teste e qualificação de propulsores a fim
de melhor atender ao programa espacial brasileiro. A iniciativa está prevista
no PROPSAT, projeto do INPE – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - com
financiamento da FINEP (Financiadora de Estudos e Projetos/MCTIC), sob a
coordenação do pesquisador do LCP, Fernando Costa.
Segundo Costa, uma primeira parcela dos R$ 14 milhões de
recursos aprovados pela FINEP, cerca de R$ 2,2 milhões, vem sendo utilizada
desde 2015 na atualização dos subsistemas de aquisição, controle, vácuo e
segurança dos bancos de testes de propulsores do LCP. Uma nova fase do projeto
está prevista para iniciar neste segundo semestre, quando deverão ser
destinados cerca de R$ 7 milhões à nova etapa de contratações.
As implementações de infraestrutura têm como objetivo não
somente ampliar a capacidade de testes e qualificação de propulsores de
satélites, mas também oferecer melhores condições para avançar nas pesquisas e
desenvolvimentos (P&D) em propulsão química e elétrica nos próximos anos,
destaca o chefe do LCP, Ricardo Vieira.
O pesquisador Fernando Costa explica que os propulsores
químicos podem gerar grande empuxo (força contrária à de ejeção do propelente)
em sistemas espaciais e são mais apropriados a engenhos que atuam,
principalmente, na colocação de cargas úteis em órbita, mas também são
utilizados no espaço exterior. Nesta área, o LCP vem se concentrando nas
pesquisas e desenvolvimentos de green propellants, propelentes pouco
tóxicos e de menor impacto ambiental, seguindo uma tendência mundial.
Os propulsores elétricos, por sua vez, são de baixo
empuxo, operam em ambiente de vácuo, e já vêm sendo utilizados há algumas
décadas em satélites geoestacionários e sondas espaciais em missões de longa
duração, substituindo os propulsores químicos em algumas situações. Assim como os
propulsores químicos, os elétricos são utilizados para corrigir e manter o
posicionamento de satélites e sondas em órbita, como também o apontamento de sensores
a determinadas direções.
Propulsão Química
Os recursos do PROPSAT serão utilizados principalmente na
modernização do Banco de Testes com Simulação de Altitudes (BTSA), que reproduz
condições de até 130 quilômetros de altitude, e do Banco de Testes em Condições
Ambientes (BTCA). Estes dois bancos ainda não haviam sido atualizados desde as
suas respectivas inaugurações, em 1999 e 1997.
As instalações do BTSA, únicas na América Latina, são
utilizadas para a pesquisa e desenvolvimento de tecnologias avançadas de
propulsores químicos monopropelentes ou bipropelentes com empuxos de até 200 N,
em condições de vácuo.
Câmara de vácuo principal do BTSA/LCP/INPE.
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Para propulsores operados em condições atmosféricas, as
melhorias e atualizações da infraestrutura do BTCA permitirão o desenvolvimento
de motores com empuxo de até 2000 N. Para estas atividades, o LCP pretende
avançar também no uso de green propellants, como etanol, metano, óxido
nitroso, oxigênio e peróxido de hidrogênio. Atualmente, o BTCA testa
propulsores de até 500 N, que utilizam os propelentes tetróxido de nitrogênio (oxidante)
e hidrazina (combustível ou monopropelente).
Pelo PROPSAT, também está prevista a elaboração de um
projeto executivo de um novo Banco de Testes de Propulsores de Médio Empuxo
(BTME), para testes de propulsores químicos de até 1200 N em condições de
vácuo. Segundo o pesquisador Fernando Costa, com este laboratório, ainda sem
previsão de início de construção, pretende-se ampliar o leque de atendimento às
demandas do programa espacial brasileiro e da indústria espacial. Nestas
instalações, afirma, será possível testar e qualificar, em condições espaciais,
os propulsores de maior empuxo usados em satélites geoestacionários, motores de
apogeu e motores de rolamento de veículos lançadores.
LCP Já Testou Propulsores do Satélite Amazônia e Argentino
SAC-D/Aquarius
Entre as últimas atividades do LCP, dedicadas ao programa
espacial brasileiro, estão a integração, testes e qualificação dos propulsores
de 5 N da Plataforma Multimissão (PMM), do INPE, desenvolvida para a missão do
Satélite Amazônia 1. O Laboratório também realizou em 2010 testes de avaliação
de um propulsor para o satélite argentino SAC-D/Aquarius, desenvolvido em
parceria com a NASA/JPL, e lançado em 2011.
Segundo Fernando Costa, uma das próximas atividades do
LCP será o teste e a qualificação de um propulsor de 1 N, fabricado pela
empresa brasileira Fibraforte, cujo desenvolvimento contou com a transferência
de tecnologia da empresa europeia Thales Alenia Space. A transferência de
tecnologia de propulsão é prevista pelo contrato de fornecimento do Satélite
Geoestacionário de Defesa e Comunicações Estratégicas (SGDC) e está sob a
coordenação do pesquisador do LCP, Fernando Costa.
Propulsor da PMM fabricado pela empresa Fibraforte.
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LCP Terá um Laboratório de Classe Mundial Para Testes
de Propulsores Elétricos
Pelo projeto PROPSAT, será construído e implementado o
Banco de Testes de Propulsores Elétricos (BTPE), com recursos previstos de R$ 4
milhões. Com a ampliação das instalações do LCP será possível qualificar
propulsores elétricos para missões do programa espacial brasileiro ou mesmo
atender a agências espaciais de outros países e a indústria espacial.
Projeto da câmara de vácuo principal do BTPE no LCP/INPE.
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"A propulsão elétrica é uma das áreas mais
promissoras no campo da propulsão espacial", destaca o pesquisador Rodrigo
Intini. O pesquisador do LCP vem desenvolvendo uma série de pesquisas e
atividades nesta área ao lado da equipe do pesquisador Gilberto Sandonato, do
Laboratório Associado de Plasma.
As iniciativas nessa área são motivadas pela vantagem de
o propulsor elétrico poder utilizar o propelente de modo mais eficiente que um
propulsor químico, o que representa uma economia de espaço nos engenhos
espaciais e menor custo de lançamento. Com o melhor aproveitamento do espaço no
interior dos satélites, é possível transportar mais carga útil, como sensores,
afirma Intini. Outra vantagem dos propulsores elétricos é a possibilidade do
uso de propelentes não tóxicos.
Apesar de os propulsores elétricos não conseguirem
atingir os mesmos níveis de empuxo dos propulsores químicos, pesquisas e
desenvolvimentos nas últimas décadas têm conseguido melhorar seu desempenho.
Estes sistemas já vêm sendo empregados em satélites construídos pelas maiores
empresas aeroespaciais do mundo, como a Boeing e a Airbus.
A principal câmara de vácuo deste novo banco de testes
terá 4 metros de diâmetro por 8 metros de comprimento, sendo também dotada de
um sistema criogênico de bombeamento de vácuo de altíssima capacidade. Além
desta câmara de vácuo, o BTPE também irá abrigar outras câmaras que já fazem parte
da infraestrutura do LCP.
Uma delas foi adquirida com recursos do INPE e recebida
em junho passado no LCP. Esta câmara, de 1 metro de diâmetro e 2 metros de
comprimento, é conectada a um sistema criogênico de bombeamento de vácuo que
recria as condições do espaço, atingindo pressões internas 100 bilhões de vezes
menores do que a pressão atmosférica ao nível do mar. Com recursos recentemente
aprovados pela FAPESP, será desenvolvida uma balança para medições de empuxo
com precisão menor que 1 micronewton e que ficará instalada no interior da nova
câmara.
Pesquisadores Fernando Costa (esq.) e Rodrigo Intini e a
nova câmara de vácuo do LCP/INPE.
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Fonte: Informativo do INPE - Número 07 - 31/08/2016
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