Veículo Lançador de Satélites

VLS-1 V01 na base de Lançamento

Animação de lançamento

O **Veículo Lançador de Satélites** ou o **VLS** é um modelo de foguete desenvolvido no Brasil com a finalidade de colocar satélites na órbita da Terra. Este foguete teve como base componentes desenvolvidos sob a tecnologia empregada na família de foguetes de sondagem Sonda. O VLS foi a primeira tentativa nacional de desenvolver um veículo lançador capaz de dotar ao Brasil o acesso ao espaço.

## História

Ao final da década de 1970, durante o período de existência da Comissão BrasileirCOBAE foi criada a Missão Espacial Completa Brasileira (MECB), que previa a construção e lançamento de satélites a partir do território nacional, por meio de foguetes brasileiros. Ao Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) coube o projeto, desenvolvimento e construção dos satélites. Ao Comando da Aeronáutica, na época Ministério da Aeronáutica, coube a construção de um novo centro de lançamento, o Centro de Lançamento de Alcântara (CLA). O desenvolvimento do foguete necessário à colocação dos satélites em órbita, o VLS-1, ficou a cargo do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), órgão subordinado ao Comando da Aeronáutica.

## O que são Veículos Lançadores de Satélites?

Os veículos lançadores de satélites devem carregar energia suficiente para garantir, ao final do vôo, que a sua carga-útil (satélite, por exemplo) possua uma componente de velocidade paralela à superfície terrestre de 28.000 km/h. Portanto, uma das diferenças entre um foguete de sondagem e um veículo lançador de satélites é a capacidade de fornecer velocidade à carga-útil. Para deixar clara esta diferença, vale comparar o foguete de sondagem Sonda IV com o VLS-1. Ambos são capazes de atingir 750 km de altitude. Enquanto o Sonda IV dá início ao seu movimento descendente ao atingir a altitude de 750 km, o VLS-1, ou o que dele restou desde o lançamento, permanece em órbita da Terra, a 28.000 km/h. As diferenças vão além, pois enquanto o Sonda IV carrega cinco toneladas de propelente em seus dois propulsores e possui nove metros de comprimento, o VLS-1 transporta 41 toneladas de propelente, divididas em seus sete propulsores, possuindo um comprimento total de 19 metros.

## Desenvolvimento do VLS

O desenvolvimento do Veículo Lançador de Satélites (VLS-1), teve o seu início efetivo em 1984, após o primeiro lançamento do foguete de sondagem Sonda IV. O projeto do VLS-1 baseou-se na premissa de que o sistema deveria fazer o uso máximo da tecnologia, dos desenvolvimentos e das instalações já disponíveis no País. As tecnologias não dominadas seriam desenvolvidas no Brasil e, em último caso, adquiridas de outros países. O VLS-1 é um lançador de satélites convencional lançado a partir do Centro de Lançamento de Alcântara (CLA), situado na cidade de Alcântara, MA, próximo ao Equador terrestre. A propulsão principal é fornecida por sete propulsores a propelente sólido, divididos em quatro estágios. Das 50 toneladas de massa inicial, 41 toneladas são propelente. Tal se explica pela necessidade de impor a velocidade de 28.000 km/h ao satélite. No instante da decolagem, o VLS-1 possui 19 metros de altura. Uma missão típica do VLS-1 permite a colocação de um satélite de 150 kg numa órbita equatorial de 750 km de altitude. Dessa forma, o VLS-1 seria capaz de colocar em órbita o SCD-1 (Satélite de Coleta de Dados 1), desenvolvido pelo Inpe.

O 1º estágio é composto por quatro motores. Eles são fixados lateralmente em relação ao corpo central composto pelos 2oº, 3º e 4º estágios e pela carga-útil (satélite). Após a combustão do 1o estágio, seus propulsores são descartados e o vôo continua, com o acionamento sucessivo dos propulsores do 2º , 3º e 4º estágios, com as respectivas separações desses estágios, logo que o propelente seja consumido. Tipicamente, o tempo de combustão de cada um dos motores é de 60 segundos.

Com o intuito de controlar o vôo do VLS-1, as tubeiras dos três primeiros estágios são móveis. A cada instante do vôo, um dispositivo denominado plataforma inercial informa ao computador de bordo a atitude do veículo, ou seja, sua orientação em relação a cada um dos eixos de referência. Comparando a atitude real com aquela prevista pelos técnicos que desenvolveram o VLS-1, o computador de bordo comanda o movimento das tubeiras. Essas correções de trajetória são feitas automaticamente durante o vôo, sem que haja a intervenção dos técnicos que, do solo, acompanham o vôo do VLS-1. Ou seja, o VLS-1 é dotado de “inteligência” que lhe permite, em “tempo real”, decidir o que fazer.

## Voos

Foram previstos quatro voos de qualificação antes do foguete estar considerado apto a participar mais ativamente do programa espacial. Três foguetes foram produzidos nos anos de 1997, 1999 e 2003, porém na prática só dois voaram, o terceiro explodiu na Torre Móvel de Integração.

### VLS-1 V1

Ver artigo principal: VLS-1 V01

Em seu voo inaugural do primeiro protótipo do Veículo Lançador de Satélites, denominado **VLS-1 V01**, em novembro de 1997, na operação denominada *Brasil*, o primeiro protótipo do VLS-1 foi lançado a partir do Centro de Lançamento de Alcântara (CLA), transportando o SCD-2A, um satélite de coleta de dados. Contudo, durante os primeiros segundos de voo, devido a uma falha na ignição em um dos propulsores do 1º estágio, houve a necessidade de acionar em solo o comando de autodestruição.

A investigação conduzida posteriormente apontou o mau funcionamento de um equipamento, chamado “dispositivo mecânico de segurança” (DMS), como o fator causador da falha.

### VLS-1 V2

Ver artigo principal: VLS-1 V02

Pouco mais de dois anos depois, em dezembro de 1999, durante a Operação *Almenara**,* foi realizado o segundo voo de qualificação, levando a bordo do **VLS-1 V02** um satélite científico desenvolvido pelo INPE, o SACI-2. Novamente, uma falha também no sistema pirotécnico, porém no 2º estágio, ocasionou a explosão deste, havendo a necessidade de autodestruição por telecomando.

A investigação indicou que a falha foi devida à penetração de chama na parte superior do bloco de propelente do propulsor do segundo estágio.

### VLS-1 V3

Ver artigo principal: Acidente de Alcântara

No dia 22 de Agosto de 2003, três dias antes da data prevista para o lançamento, o **VLS-1 V03** da operação denominada de *São Luís*, sofreu uma ignição prematura provocando um acidente por volta das 13h30 na base de Alcântara, no Maranhão, três dias antes do seu lançamento, matando 21 técnicos que estavam na plataforma de lançamento.
Seria o terceiro voo de qualificação. Dois satélites científicos de tecnologia nacional, o SATEC, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, e o UNOSAT, da Universidade Norte do Paraná, foram destruídos.

## As fases do vôo do VLS-1

Para a inserção de um satélite em órbita da Terra, é necessária uma série de eventos, todos bastante complexos e que devem ocorrer com enorme precisão.

Quando da ignição dos quatro propulsores do 1º estágio do VLS-1, é gerado um empuxo total de cerca de 1.000 kN (aproximadamente cem toneladas), ou seja, duas vezes o peso do VLS-1. Os gases dos propulsores do 1º estágio são expelidos da tubeira a 8.300 km/h. Com 25 segundos de vôo, o VLS-1 atinge a velocidade do som, ou seja, 1.100 km/h. Tal ocorre numa altitude de 3.200 m.

A literatura aeroespacial define uma grandeza que relaciona a velocidade do veículo à velocidade do som. Trata-se do número de Mach. Portanto, a 3,2 km de altitude, o VLS-1 está voando a Mach 1.

Alguns segundos antes do final de queima dos motores do 1o estágio, é acionada a ignição do propulsor do 2º estágio. Tal visa ao efetivo controle do veículo na fase entre o final de queima dos quatro motores do 1º estágio e a separação destes. Os envelopes-motores do 1º estágio caem no mar e não são recuperados. Os gases de combustão dos propulsores do 2º estágio são expelidos a 10.000 km/h. Durante a queima do 2º estágio, o VLS-1 atinge Mach 8,4. Tal ocorre 118 segundos após o lançamento, a uma altitude de 100 km. Alguns segundos após a separação do motor do 2º estágio, é acionada a ignição do propulsor do 3o estágio. Nesse instante, o VLS-1 já ultrapassou as camadas mais densas da atmosfera terrestre, que, para todos os efeitos práticos, encontram-se abaixo dos 100 km de altitude. Consequentemente, não há mais necessidade da coifa, dispositivo que protege o satélite do atrito com a atmosfera. Com a ejeção da coifa, elimina-se uma massa de cerca de 157 kg, melhorando o desempenho do lançador. Tanto o envelope motor do 2o estágio quanto a coifa caem no mar, próximo à costa do continente africano. Todos esses eventos devem ser cuidadosamente avaliados pelos técnicos que trabalham no VLS-1, como forma de evitar que partes do veículo caiam sobre regiões que possam causar danos a pessoas e a bens materiais.

Aos 193 segundos de vôo, ocorre o fim da queima do motor do 3o estágio, bem como a sua separação. Nesse instante, o VLS-1 encontra-se numa altitude de 243 km e voando a 18.600 km/h. A essa altura, o conjunto Baia de Equipamentos/4º estágio/satélite, encontra-se sobre o Oceano Atlântico. É na Baia de Equipamentos que se encontram a plataforma inercial, o computador de bordo e oito micropropulsores responsáveis pelo sistema de basculamento. Considerando-se ainda o conjunto Baia de Equipamentos/4o estágio/satélite está inclinado em 52º em relação à vertical. A ignição do motor do 4º estágio somente ocorre após a separação da Baia de Equipamentos. No entanto, com ela se vai a “inteligência” do VLS-1 e, portanto, somente pode ocorrer após a manobra de basculamento, que visa posicionar o conjunto Baia de Equipamentos/4o estágio/satélite na atitude desejada, qual seja, paralela à superfície terrestre. O princípio de funcionamento dos micropropulsores responsáveis pela manobra de basculamento é semelhante ao dos motores principais, mas, neste caso, o empuxo é gerado pela descarga de nitrogênio pressurizado. A operação de basculamento demora cerca de 60 segundos, podendo consumir cerca de quatro quilogramas de nitrogênio, que são transportados em tanques pressurizados na Baia de Equipamentos. Como não se encontra propulsado durante essa fase, há uma redução de velocidade do conjunto, decorrente da ação da força gravitacional.

Finalizada a orientação do motor do 4º estágio, que a ele tem acoplado o satélite de um lado e a Baia de Equipamentos do outro lado, são acionados os quatro propulsores de indução de rolamento, que impõem 180 rotações por minuto, em torno do eixo longitudinal. Tais propulsores fazem uso de 600 gramas de propelente sólido cada, consumidos em dois segundos. Essa rotação é necessária para conferir estabilidade ao sistema, de modo análogo ao que ocorre com os piões. Em uma trajetória típica do VLS-1, a indução de rolamento ocorre após 457 segundos de vôo, quando o VLS-1 está voando a uma velocidade de 15.600 km/h, a 700 km de altitude. Somente neste instante é feita a separação da Baia de Equipamentos. Vale ressaltar que desde a separação do motor do 3o estágio não há força propulsiva. Portanto, o que restou do VLS-1 continua subindo por inércia. Em função da gravidade que continua a agir sobre ele, a sua velocidade, que era de 18.580 km/h, foi reduzida para 15.600 km/h.

Depois das manobras de basculamento, indução de rotação e separação da Baia de Equipamentos, o propulsor do 4º estágio é acionado, levando o satélite de 15.600 km/h à velocidade final de 28.000 km/h. Após os 60 segundos de queima do propulsor do 4º estágio, dá-se a separação do satélite do 4o estágio. Neste caso, ficam em órbita da Terra o satélite e o envelope-motor do 4o estágio que, vazio, vira lixo espacial.

## Galeria

VLS-V01 no lançamentoVLS-1 V01 na base de lançamentoVLS-1 V02 no lançamentoVLS-1 V02VLS-1 V01 e a Torre Móvel de Integração
## Referências

1. ↑ Veículo Lançador de Satélites, Wikipédia.
2. ↑ NOGUEIRA, Salvador. Astronáutica : ensino fundamental e médio / Salvador Nogueira, José Bezerra Pessoa Filho, Petrônio Noronha de Souza . – Brasília : MEC, SEB ; MCT ; AEB, 2009.
3. ↑ VLS-1, Gallery, Spacerockets.