cápsula espacial

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Cápsula Soyuz retirada da Estação Espacial Internacional.

Uma cápsula espacial designa no campo da aeronáutica uma espaçonave habitável que permite ir ao espaço graças a um foguete e depois retornar à Terra. O princípio é colocar um ser vivo em um ambiente pressurizado permitindo o funcionamento normal dos instrumentos e de seus ocupantes.

Principais características

Uma cápsula é geralmente composta por dois ou três módulos:

o módulo de comando é onde a cápsula fica e é controlada;
o módulo de serviço é utilizado principalmente para o armazenamento de tanques de combustível para os motores , oxigênio para a tripulação respirar, instrumentos científicos e baterias e um sistema de geração de energia, para a produção de eletricidade necessária para o funcionamento da cápsula;
o terceiro módulo pode ser adicionado na cápsula, como na Soyuz . Este é o módulo orbital. É usado para armazenar equipamentos e espaço de convivência da tripulação, bem como para realizar experimentos. Geralmente é alijado durante a reentrada atmosférica .

Diagrama de uma cápsula Mercury. A nave contém os módulos de comando e serviço em uma única peça.

Elementos do módulo de controle

Pára-quedas são usados para desacelerar a cápsula na baixa atmosfera. Geralmente, há um pára-quedas reserva para o caso de mau funcionamento do pára-quedas principal. Foi o que aconteceu com a Soyuz 1 , a cápsula não estava equipada com paraquedas de emergência. Noabril de 1967, o paraquedas da Soyuz 1 explodiu, resultando na morte de Vladimir Komarov .

Um escudo térmico serve como proteção contra o atrito do ar, que causa calor extremo durante a reentrada atmosférica.
Uma porta de ancoragem é usada para transferir a tripulação da cápsula para outro navio.
Uma caminhada espacial é rara em pods devido ao seu tamanho. A primeira cápsula a ter uma câmara de saída é a cápsula Voskhod , durante a missão 2 que permitiu a primeira caminhada espacial. Algumas dessas saídas requerem despressurização completa da cápsula.
Um sistema de resgate é usado durante problemas técnicos da cápsula durante a decolagem e pouso . Geralmente são torres de resgate (lançadas na atmosfera superior da Terra na decolagem quando não têm mais uso) ou, em cápsulas mais antigas, assentos ejetáveis . O Crew Dragon tem motores de resgate nas laterais da cápsula.

Elementos do módulo de serviço

Um sistema de propulsão é usado para mover e manobrar a cápsula.
As baterias servem como reserva de eletricidade quando a cápsula passa do lado da Terra ou da Lua oposta ao Sol.
Um sistema de geração de energia. Geralmente são painéis solares ^{[ 1 ]} ou, mais antigamente, células de combustível ^{[ 2 ]} .
Instrumentos científicos são usados principalmente para pesquisas e experimentos.

História das cápsulas pelo mundo

bonés russos

Sputnik-2

Réplica do Sputnik 2 no Memorial Museum of Astronautics .

O Sputnik 2 (Спутник-2, que significa Satélite 2 em russo) é um modelo único. Ela teve que colocar a cadela Laïka em órbita baixa . A missão é um fracasso após um incidente durante a manobra de descolamento do estágio central do foguete, que causou a falha do sistema de regulação de temperatura. Laïka então morreu de calor após sete horas de vôo.

A cápsula é um cone de 508 kg com dois metros de largura por quatro metros de comprimento. A cápsula foi lançada em um R-7 Semiorka , um míssil balístico intercontinental .

A cápsula possui um instrumento para medição de radiação na ponta da cápsula. Abaixo está a esfera pressurizada contendo o equipamento de rádio, derivado do primeiro Sputnik. A base do cone acomodava a Laïka , com isolamento térmico, água , ração, reaproveitamento do ar e manejo dos dejetos da cadela.

Vostok

Maquete da cápsula. A cápsula está no estágio E do foguete Vostok.

Vostok (Восток, que significa leste em russo) é a primeira cápsula capaz de transportar um humano ao espaço. A primeira missão foi um sucesso (é o voo de Yuri Gagarin ). Outros cinco furtos aconteceram. A cápsula foi substituída pelo Voskhod para missões com uma tripulação composta por vários cosmonautas.

A cápsula é dividida em dois módulos: o módulo de comando, esférico, pesando 2,46 toneladas e com diâmetro de 2,3 metros, que abriga o cosmonauta , os instrumentos e o sistema de resgate. O módulo de serviço, de formato cônico, pesa 2,27 toneladas e tem 2,25 metros de comprimento e 2,3 metros de diâmetro na base. Contém combustível e motores. O Vostok não possui um motor que lhe permita modificar sua órbita. A cápsula é lançada em um R-7 ( 8K71 ) , uma versão atualizada do R-7 Semiokra.

Um retrofoguete é instalado no módulo de serviço e é usado apenas para a saída de órbita da cápsula. O assento é ejetável, equipado com um pára-quedas, caso a cápsula apresente mau funcionamento durante a decolagem ou durante a reentrada atmosférica na atmosfera inferior. Ele é acionado sete quilômetros antes do pouso, pois os paraquedas são insuficientes para desacelerar a cápsula, o que poderia ferir o cosmonauta.

Voskhod 1 e 2

Voskhod 1 e 2. A eclusa de ar é claramente visível.

Voskhod (Восхо́д, que significa amanhecer em russo) é uma evolução da cápsula Vostok . Podia transportar até três cosmonautas. Apenas duas missões tripuladas foram realizadas. As missões eram muito arriscadas, pois não havia torres de resgate, assentos ejetáveis e roupas de segurança instaladas na cápsula. Duas versões foram desenvolvidas:

a versão de três lugares (3KV) utilizada para o Voskhod 1 ;
a versão 3KD usada para Voskhod 2 , equipada com uma eclusa de ar que permite caminhar no espaço . A carenagem teve que ser modificada para caber na câmara de descompressão.

Ambas as cápsulas são lançadas em um foguete Voskhod , uma evolução do R-7 Semiokra :

Voskhod 1 é a primeira missão desta cápsula. É a primeira cápsula a ter três cosmonautas a bordo, o que é um recorde;
Voskhod 2 foi a primeira missão onde um homem, Alexei Leonov , se aventurou no espaço com um traje espacial. Um problema surgiu quando o traje do cosmonauta começou a inflar no vácuo do espaço devido ao diferencial de pressão entre o vácuo do espaço e o interior do traje. Alexei Leonov então conseguiu liberar um pouco de gás de seu traje e conseguiu retornar à eclusa de descompressão. A caminhada espacial durou doze minutos.

Os Voskhods serão substituídos em 1967 pela Soyuz, uma cápsula mais moderna.

Soyuz (Soyuz-MS)

A Soyuz (Союз, que significa União em russo) é a cápsula russa usada desde 1967. Atualmente, ela é usada apenas para transferir astronautas para a Estação Espacial Internacional .

A Soyuz-MS é a versão mais recente, uma modificação da Soyuz-TMA em serviço desde 2016. A espaçonave tem três módulos em vez de dois. A cápsula pesa 7,25 toneladas, mede 10 metros de altura e 2,65 metros de largura. Ela pode transportar até três tripulantes a bordo.

A cápsula é lançada a partir de um lançador Soyuz 2.1a , a versão mais avançada do R-7 Semiokra. A cápsula possui um sistema tipo cone de sonda para acoplar com outras espaçonaves. Ao contrário da cápsula Voskhod , a Soyuz tem uma torre de resgate .

bonés americanos

cápsula de mercúrio

O casulo Mercury 8.

A cápsula Mercury é a primeira cápsula americana habitável a competir com as cápsulas russas Vostok . Ela só poderia levar uma pessoa. É lançado em um míssil balístico Redstone e depois Atlas .

Apenas seis voos desta cápsula ocorreram. A cápsula mede 1,89 metros de largura por 3,34 metros de altura. Pesa cerca de 1,5 toneladas. Uma torre de resgate é usada na cápsula. Ao contrário de outras cápsulas, o Mercury possui o módulo de comando e o módulo de serviço. Ele será substituído pela cápsula Gemini .

Cápsula de Gêmeos

A cápsula Gemini em órbita.

A cápsula Gemini é a sucessora da Mercury . Podia levar dois astronautas a bordo. Os assentos eram de ejeção. A cápsula está desta vez dividida em duas partes distintas: o módulo de comando e um módulo de serviço, ele próprio separado em duas seções: a seção do retrofoguete e a seção de equipamentos.

A cápsula é lançada em um GLV Titan II , uma modificação do míssil balístico LGM-25C Titan II . A cápsula tem 5,8 metros de altura, 3,85 metros de largura e pesa 3,85 toneladas. Foram doze voos, o dobro do Mercury .

Apolo

A cápsula Apollo orbitando a Lua.

O módulo Apollo é a cápsula americana utilizada no programa Apollo , que consiste em enviar homens à Lua antes dos russos.

A cápsula pode transportar três astronautas. Tem uma torre de salvamento. Possui uma escotilha do tipo sonda-cone para acoplar com o LEM , o módulo de pouso lunar . Durante as missões, dois dos três tripulantes embarcam no LEM enquanto o último permanece em órbita na cápsula. O módulo Apollo e o LEM são lançados em um Saturn V para missões ou em um Saturn IB para testes em órbita.

Ocorreram dois acidentes:

Apollo 1 : Três semanas antes da decolagem, os astronautas selecionados estão se exercitando no módulo Apollo quando, cinco horas após o início do exercício, um sistema elétrico defeituoso pega fogo e um incêndio começa. Os astronautas tentam sair sem sucesso. Abrir a escotilha normalmente leva mais de dois minutos. A ajuda não chega a tempo e os astronautas morrem;
Apollo 13 : Durante a viagem da Terra à Lua, o módulo de serviço explode devido a um problema técnico. Os astronautas não podem cumprir sua missão e se refugiar no LEM . Eles conseguem retornar à Terra após perigosas manobras.

A cápsula tem 11 metros de altura, 3,9 metros de largura e pesa 30,37 toneladas. Dezessete missões ocorrem no total.

Crew Dragon

Cápsula Crew Dragon da missão 1, pilotada automaticamente sem tripulação. Ela está prestes a atracar na Estação Espacial Internacional.

O Crew Dragon é uma cápsula moderna, a primeira a usar controles de toque. O primeiro voo de teste tripulado ocorreu em30 de maio de 2020, e o retorno à Terra foi um sucesso. A cápsula está sendo desenvolvida por uma empresa privada, a Space X , com a colaboração da NASA .

Sua única função é transportar astronautas para a Estação Espacial Internacional . Ele é lançado em um Falcon 9 , foguete também produzido pela Space X. É a primeira vez em nove anos que uma cápsula espacial americana se junta à Estação Espacial Internacional desde que os ônibus espaciais americanos pararam de operar . A cápsula pode transportar sete astronautas, como o ônibus espacial.

Tem 8,23 metros de altura e 3,96 de largura. Pesa cerca de 13 toneladas. A cápsula pode ser reutilizada, o que é financeiramente vantajoso. Tem a particularidade de ter os boosters de emergência, denominados SuperDraco , nas laterais da cápsula.

Referências

↑ (pt) Orion: a nave espacial da próxima geração da América , NASA, 50 p. ( leia online )
↑ " Fuel Cell, Apollo " , no National Air and Space Museum ( acessado29 de setembro de 2020)