Cálculos para o projeto do projeto brasileiro SARA SUBORBITAL

INTRODUÇÃO

Através desta atividade prática supervisionada (ATPS) falaremos e realizaremos alguns cálculos em torno do projeto brasileiro SARA SUBORBITAL. Que é um projeto que compreende o desenvolvimento de uma plataforma espacial para experimentos em ambiente de micro gravidade, denominada Satélite de Reentrada Atmosférica (SARA), destinada a operar em órbita baixa, circular, a 300 km de altitude, por um período máximo de 10 dias. O SARA SUBORBITAL consiste em um veículo suborbital de 350 kg, a ser lançado através de um veículo de sondagem VS-40 modificado, a partir do Centro de Lançamento de Alcântara (MA), com a finalidade de realizar experimentos de micro gravidade de curta duração (cerca de 8 minutos).

 

ETAPA 1:

Essa etapa é importante para aprender a fazer conversões de unidades, pois a coerência entre os sistemas de unidades é necessária para garantir o sucesso da solução problema.

Passo 1:

Realizar a conversão da altura máxima 300 km para a unidade pés.

1 pé = 0,3048 metros

X = 300.000 / 0,3048

X = 984.251,96 pés

300 km = 984.251,96 pés

Passo 2:

Considerar as informações do projeto amerissagem na água. Será a 100 km da cidade de Parnaíba. Fazer a conversão da distância para milhas náuticas.

1Mn = 1.852 M

X = 100.000 / 1.852

X = 53,99 Mn

100 Km = 54 Milhas náuticas

Passo 3:

Fazer uma leitura do texto “O projeto SARA e os hipersônicos”.

Um dos objetivos do Projeto SARA é o desenvolvimento de tecnologias para a criação de aeronaves e veículos hipersônicos, capazes de viajar com velocidade várias vezes superiores à velocidade do som.

O projeto SARA objetiva termos uma plataforma orbital para a realização de experimentos em ambiente de micro gravidade. Mas ainda visa desenvolver estruturas que possam suportar o severo ambiente de reentrada na atmosfera terrestre sem serem destruídos pelo calor.

No futuro, o SARA pretende ser uma plataforma industrial orbital para a qualificação de componentes, materiais especiais e equipamentos espaciais.

O objetivo em longo prazo é avançar para a nova geração de veículos de reentrada e para as aeronaves hipersônicas.

Passo 4:

Considerar que a operação de resgate será coordenada a partir da cidade de Parnaíba, a 100 km do local da amerissagem. Supondo que um avião decole do aeroporto de Parnaíba, realizar a viagem em duas etapas, sendo a metade 50 km a uma velocidade de 300 km/h e a segunda metade a 400 km/h. Determinara a velocidade média em todo o trecho.

Primeiro trecho:

Vm = 300 Km/h Vm = DS / DT

DS = 50 Km 300 = 50 / DT

DT = 0,166 h DT = 50 / 300

Segundo trecho:

Vm = 400 Km/h 400 = 50 / DT

DS = 50Km DT = 50 / 400

DT = 0,125

Trecho completo:

DS = 100 Km Vm = 100 / 0,291

DT = 0,166 + 0,125

DT = 0,291 h

Vm = 343,64 Km/h

ETAPA 2:

Essa etapa é importante para aprender a fazer conversões de unidades, pois a coerência entre os sistemas de unidades envolvidas é necessária para garantir o sucesso na solução da situação problema.

Passo 1:

Considerar que um avião de patrulha marítimo P-95 “Bandeirulha”, fabricado pela EMBRAER, pode desenvolver uma velocidade média de 400 km/h. Calcular o tempo gasto por ele para chegar ao ponto de amerissagem, supondo que ele decole de Parnaíba distante 100 km do ponto de impacto

Considerar também que um helicóptero de apoio será utilizado na missão para monitorar o resgate. Esse helicóptero UH-1H-Iroquois desenvolve uma velocidade de 200 km/h. Supondo que ele tenha partido da cidade de Parnaíba, calcular a diferença de tempo gasto pelo avião e pelo helicóptero.

Avião:

Vm = 400 Km/h DT = 100 / 400

DS = 100 Km

DT = 0,25 h ou seja 15 min.

Helicóptero:

Vm = 200 Km/h DT = 100 / 200

DS = 100 Km

DT = 0,5 h ou seja 30 min

Diferença de tempo gasto igual a 15 min.

Passo 2:

Considerar que no momento da amerissagem, o satélite envia um sinal elétrico, que é captado por sensores localizados em três pontos mostrados a seguir. Considerando esse sinal viajando a velocidade da luz, determinar o tempo gasto para ser captado nas seguintes localidades.

Alcântara – 338 km.

Parnaíba – 100 km

São José dos Campos – 3000 km.

Alcântara:

Vm = 300.000 Km/s DT = 338 / 300.000

DS = 338 Km

DT = 0,001126 s

Parnaíba:

Vm = 300.000 Km/s DT = 100 / 300.000

DS = 100 Km

DT = 0,00033 s

São José dos Campos:

Vm = 300.000 Km/s DT = 3.000 / 300.000

DS = 3.000 Km

DT = 0,01 s

Passo 3:

Calcular:

1) A velocidade final adquirida pelo SARA SUBORBITAL, que atingirá uma velocidade média de Mach 9, ou seja nove vezes a velocidade do som, partindo do repouso até a sua altura máxima de 300 km. Considerar seu movimento um