Definir os foguetes

Princpio fsico

Antes de caracterizarmos os foguetes temos que comear por definir o que so, o que no  fcil. Vamos faz-lo com base no principio fsico que torna possvel o seu movimento.

Embora j se fizessem foguetes h muito tempo, o seu princpio s foi descrito com exactido pela primeira vez quando algum se lembrou de atravessar um lago num barco sem remos, simplesmente atirando pedras para trs. Funcionou!

 uma aplicao simples da terceira lei de Newton: para cada aco existe uma reaco igual e de sentido oposto. O que quer dizer que quando exercemos uma fora sobre as pedras que atiramos, estas exercem uma fora igual mas de sentido contrrio sobre ns.

No havendo nenhuma fora exterior aplicada ao sistema (barco + pedras), o centro de massa mantm-se quieto na margem do lago.  medida que atiramos as pedras para trs, devido  reaco exercida por elas, o barco desloca-se no sentido oposto ao das pedras, e com a mesma quantidade de movimento (produto da massa pela velocidade), embora o centro de massa do sistema nem sequer se mexa. A isto chama-se lei da conservao do momento linear.

Quem diz "barco" e "pedras" pode muito bem dizer "foguete" e "massa expelida". Mas ser que podemos chamar a um barco sem remos um foguete? Podemos definir um foguete como uma mquina a reaco, mas... Um avio a hlice desloca-se por reaco do ar quando empurrado para trs (o hlice puxar ou o ar empurrar  a mesma coisa!), porm existe a diferenca de que o avio no transporta o ar que empurra. Temos ento que definir um foguete como uma mquina a reaco que se move por perda de massa. Ento e o "nosso" barco? No  fcil definir um foguete... Na generalidade podemos dizer que  uma mquina que se desloca a reaco, expelindo massa (normalmente um gs) de uma cmara a alta presso.
Tipos de motores

Os diversos tipos de motores a reaco so muito vastos e bastante complexos. Os mais comuns so os que vemos esquematizados na imagem.

Embora tambm sejam usados em foguetes, os turborreactores, estatorreactores e pulsorreactores possuem uma entrada de ar que se destina  admisso de oxignio para a combusto, o que no obedece  "nossa" definio inicial. Mesmo assim o efeito  bastante diferente do simples motor a hlice, aqui a massa expelida  essencialmente resultante dos gases provenientes da exploso do combustvel.

Os turborreactores so os vulgarmente designados motores a jacto, usados na maioria dos avies actuais. Devido ao seu tipo de construo, os estatorreactores e pulsorreactores s funcionam se j possurem uma considervel velocidade inicial, pelo que, e devido tambm aos elevados nveis de rudo e vibrao, so apenas empregues em determinadas aplicaes tipicamente militares e no tripuladas.

Nos foguetes convencionais empregam-se geralmente os motores constitudos por uma cmara de combusto e uma tubeira de sada (a que se d o nome de expansor). A partir de agora vamos apenas considerar os motores vulgarmente designados de foguete.

Nestes motores so transportadas: uma substncia oxidante (carburante) e um combustvel. Esta caracterstica permite-lhes funcionarem na ausncia de ar exterior ou mesmo dentro de gua. A combusto  feita dentro de uma cmara, e os gases resultantes expelidos a alta presso para o exterior (aproveitando ao mximo a conservao do momento linear) atravs de um expansor. Existem tambm conbustveis que em vez de funcionarem por sntese do combustvel, funcionam por dissociao.
Tipos de combustvel

Existem dois tipos de combustvel para motores de foguete: slido e lquido, que permitem a construo de motores a combustvel slido, lquido e hbridos. Nos motores de combustvel slido, a mistura propulsante, a que se d o nome de gro e  composta pelo oxidante + combustvel + aglutinante,  transportada na mesma cmara onde se d a combusto. Em geral, so motores com um tempo de queima muito curto (alguns segundos) e um impulso extremamente elevado. Neste tipo de motores o gro pode ser distribudo de duas maneiras: ou enche de forma macia todo o espao da cmara ou  deixado um tnel oco por dentro da mistura e ao longo da cmara. Estas diferenas destinam-se a modificar a rea de combusto e, em consequncia, a presso na cmara e o impulso do motor.

Nos motores de combustvel lquido, o combustvel e o oxidante so transportados em contentores separados e injectados na cmara onde deflagram. Nestes motores podemos regular o impulso a cada instante variando a entrada dos fluidos na cmara de combusto. So caracterizados por um impulso bastante inferior aos slidos mas possuem um tempo de queima muito mais elevado (vrios minutos). Os hbridos so compostos por uma cmara com um combustvel slido, onde  injectado um oxidante lquido. Apresenta a vantagem de ter um impulso elevado, do motor slido, e facilmente regulvel, do motor lquido. Acontece que a sua tecnologia  algo complexa, e na maioria das aplicaes torna-se mais vivel a utilizao de um foguete de dois andares, com um slido e outro lquido, do que a utilizao de um nico andar hbrido.
Tamanho e funo

Independentemente do tipo de propulso e dependendo apenas do tamanho e funo do foguete, podemos ainda defini-los em diferentes categorias: microfoguetes, minifoguetes, foguetes experimentais e foguetes comerciais. Os microfoguetes destinam-se a iniciar os jovens de esprito J na rea aeroespacial. O seu objectivo  unicamente fornecer noes de estabilidade e familiarizar os seus construtores com conceitos de voo.

Os minifoguetes tm caractersticas semelhantes aos microfoguetes. Destinam-se a um nvel mais avanado de construtores e so necessrias tcnicas e capacidades mais desenvolvidas, onde a montagem no  apenas um conjunto de regras a seguir,  j por si uma investigao. Estes foguetes j podem transportar uma carga cientfica com fim experimental.

Os foguetes experimentais j no se destinam a dar formao aos seus construtores. Tm por objectivo desenvolver as tcnicas de construo em si.  com eles que se faz a investigao para aplicar nos mais diversos campos da tecnologia.

Tal como o nome indica, os foguetes comerciais tm por misso a aplicao prtica do conhecimento cientfico adquirido. Muitas vezes, para suportar economicamente a investigao e para tornar mais vivel a sua aplicao comercial, utilizam-se os foguetes experimentais como foguetes comerciais.
Concluso

J vimos que os foguetes podem ter muitas formas, usar vrias tcnicas e servir para diferentes fins. J percebemos os princpios que regem o seu movimento e que os definem. Na prxima CinciaJ vamos ver alguns deles.
