Reentrada atmosférica destrutiva: vendo como uma nave espacial morre

Esta simulação do nave espacial Automated Transfer Vehicle (ATV) da ESA a reentrar na atmosfera da Terra começa por representar a camada envolvente da nave espacial como uma nuvem tridimensional de pontos interligados, a chamada “rede computacional”. Isso faz parte do processo de modelagem do movimento hipersônico dos gases ao redor da espaçonave em queda através da “Dinâmica de Fluidos Computacional”.

Este estudo do desaparecimento do ATV ocorreu como parte da atividade MIDGARD (MultI-Disciplinary modeling of the Aerothemodynamically-duced fragmentation of Re-entering BoDies) da Plataforma de Inovação em Espaço Aberto da Agência Espacial Europeia com o Departamento de Mecânica e Aeroespacial da Universidade de Strathclyde Engenharia. Esta atividade contínua visa reduzir a incerteza da simulação de entrada atmosférica destrutiva, combinando métodos de simulação altamente precisos, mas caros e de baixa fidelidade e rápidos.

Um total de cinco ATVs reabasteceram a Estação Espacial Internacional entre 2008 e 2015, todos eles descartados por reentrada atmosférica. A maior espaçonave da Europa deixa um legado de longo prazo como base para o Módulo de Serviço Europeu da espaçonave Orion da NASA-ESA, projetada para devolver os astronautas à Lua e planejada para voar na primeira missão Artemis da NASA ainda este ano.

A reentrada atmosférica destrutiva é uma maneira tradicional de descartar espaçonaves e satélites no final de suas vidas úteis, mas a ESA e os regulamentos internacionais afirmam que o risco de ferimentos a pessoas ou propriedades no solo deve ser inferior a um em 10.000.

Crédito: Universidade de Strathclyde

Fábio Morgado da Universidade de Strathclyde, trabalhando no MIDDARD, afirma: “Abordar o risco de reentrada atmosférica de detritos espaciais está se tornando cada vez mais premente devido ao aumento do número de objetos em órbita e a consequente maior frequência de reentrada. A previsão dos processos de reentrada é impactada pela fragmentação progressiva e erosão térmica dos objetos que reentram como resultado das severas cargas aerotérmicas.”

O Prof. Marco Fossati, Investigador Principal do MIDGARD e supervisor de Fabio, acrescenta: “A modelagem e simulação aprimoradas da fragmentação induzida aerotermodinamicamente são fundamentais para projetar sistemas para morte segura e para avaliar o risco de impacto no solo associado”.

Um evento em Bordeaux, na França, no final deste mês, reunirá especialistas em ‘aerotermodinâmica’ de reentrada, bem como em ‘design for demise’ – a prática de projetar hardware espacial para torná-lo mais provável de queimar totalmente no atmosfera, em vez de qualquer elemento sobreviver até o solo.

No passado, elementos pesados, como tanques de propelente ou bancadas ópticas de instrumentos, atingiam o solo intactos, mas redesenhar os sistemas para usar peças mais leves ou torná-los mais propensos a quebrar mais cedo na reentrada pode mitigar isso.

Este último workshop Aero Thermo Dynamics & Design for Demise, ATD3, está sendo organizado pela ESA com a agência espacial francesa CNES com a ajuda da Associação de Voo Hipersônico e Reentrada Atmosférica HYFAR-ARA.


Publicado em 28/10/2022 10h35

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