Como a NASA está coletando dados de explosão para foguetes de próxima geração

Os fornecedores de lançamentos comerciais continuam a avançar na tecnologia de propulsão com um foco renovado em foguetes e espaçonaves movidos a oxigênio líquido e metano.

À medida que os sistemas crescem em escala, transportando milhões de libras de propelente, também aumenta a responsabilidade de compreender completamente o perfil de segurança.

Engenheiros da NASA, com décadas de experiência em operações criogênicas e de teste, estão conduzindo uma série final de testes para quantificar o rendimento explosivo na Base Aérea de Eglin, na Flórida. Os dados recolhidos fornecerão conhecimentos que ajudarão o governo e a indústria a prepararem-se com confiança.

“A NASA tem uma capacidade comprovada de executar testes de alto risco com segurança”, disse Joe Schuyler, diretor da Diretoria de Engenharia e Testes do Centro Espacial Stennis da agência, perto de Bay St. Louis, Mississippi. “Este trabalho mostra como nossa experiência com sistemas criogênicos pode ir além dos testes de propulsão e além do nosso centro de execução para a missão.”

A equipe está no meio desta série final de testes para coletar dados para desenvolver protocolos de segurança para um esforço de equipe tripartida composto pela NASA, a Administração Federal de Aviação e a Força Espacial dos Estados Unidos.

Os artigos de teste, desenvolvidos por uma equipe da Wallops Flight Facility da NASA, na Virgínia, modelam um tanque genérico de armazenamento de combustível com oxigênio líquido e metano separados por uma antepara comum. Os testes avaliarão os riscos de explosão em três escalas, com base nos pesos do propelente de 100 libras, 2.000 libras e 20.000 libras.

Em muitos dos testes, a barreira que separa os dois propulsores é rompida intencionalmente para simular um cenário de falha catastrófica. À medida que os fluidos de mistura são detonados, instrumentos localizados nos artigos de teste e ao longo de um campo de teste medem a intensidade da onda de choque a certas distâncias prescritas. Câmeras de alta velocidade também são usadas para medir os aspectos térmicos da explosão, além de capturar a velocidade e para onde os fragmentos viajam.

Jason Hopper

Gerente Adjunto de Projeto de Avaliação de Oxigênio Líquido e Metano da NASA Stennis

“Colocamos combustível em um foguete, explodimos em um local remoto e medimos o tamanho do boom”, disse Jason Hopper, vice-gerente de projeto de avaliação de metano de oxigênio líquido Stennis da NASA.

Por trás da explicação direta de Hopper está um trabalho complexo, onde todas as operações do Stennis da NASA no local são realizadas por funcionários públicos. Os testes reúnem experiência em operações de teste, execução, logística e criogenia de maneiras raramente combinadas fora das operações reais de lançamento.

“Esse tipo de teste só ocorre uma vez a cada poucas décadas”, disse Hopper. “Com tantos foguetes sendo lançados agora, isso contribuirá para a segurança pública, a segurança do local e todos os riscos envolvidos na obra.”

Uma conexão imediata foi formada entre a equipe da NASA e o pessoal do 780º Esquadrão de Testes de Voo de Teste Terrestre da Base Aérea de Eglin durante uma visita inicial ao local.

Começando do zero com um greenfield e uma plataforma remota de concreto, a equipe da NASA transformou a área em um local de testes operacionais em cerca de quatro meses, parte desse período durante a licença governamental em outubro de 2025.

As equipes limparam a área, nivelaram a base de concreto e trouxeram recipientes de armazenamento criogênico do Centro Espacial Kennedy da NASA, na Flórida, para armazenar os propelentes líquidos superfrios, variando de 260 graus negativos a 297 graus Fahrenheit negativos.

A infraestrutura personalizada incluiu a fabricação de 700 pés de linhas de transferência criogênica e a construção de suportes de suporte para encaminhar as linhas até o local do artigo de teste.

Eles trouxeram geradores para energia e transformaram um contêiner em uma oficina de fabricação totalmente equipada.

A equipe converteu um centro de controle móvel, fornecido pela NASA Wallops, em uma sala de controle na NASA Stennis antes de transferi-lo para o local de testes na Flórida. A sala de controle está posicionada a 2,5 quilômetros do local da explosão para testes iniciais, e se moverá para 6,4 quilômetros de distância para detonações maiores.

Os requisitos desta operação de teste representaram um desafio adicional. A equipe precisava controlar um sistema que transferisse propelentes sem usar equipamento de controle padrão. Normalmente, a NASA Stennis utiliza grandes controladores industriais para operar equipamentos remotamente, mas este projeto exigia equipamentos compactos em um local remoto. A equipe do Sistema de Aquisição de Dados da NASA forneceu a solução com um sistema compacto de aquisição e controle de dados. O hardware é eficiente em termos energéticos e funciona com baterias de lítio e painéis solares. A equipe modificou o software redline existente para criar um sistema de controle personalizado.

Durante os testes, os operadores usam um diagrama na tela mostrando todas as válvulas e instrumentos, enquanto o sistema coleta dados de teste e controla o sistema de transferência criogênica de propelente.

Além disso, uma equipe de Eglin instalou linhas de fibra óptica para transmissão de dados e três conjuntos de sensores de pressão, posicionados a 120 graus de distância, para a equipe de explosão do Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, conectar sensores e cabos para capturar dados.

Em dezembro de 2025, a equipe concluiu a construção do local e instalou o artigo de teste.

Em Janeiro, foram realizados dois testes de base utilizando C-4, um poderoso explosivo com características de explosão conhecidas, para estabelecer um ponto de referência para testes em Fevereiro.

Um teste de choque frio bem-sucedido ocorreu quando as equipes fizeram fluir nitrogênio líquido por todo o sistema para validar a infraestrutura criogênica.

A equipe completou os primeiros quatro testes da série em fevereiro.

Para estes testes, os artigos de teste foram preenchidos com oxigênio líquido e gás natural liquefeito, mas não misturados, e C-4 foi usado para detonar todo o artigo de teste.

Em testes subsequentes, a criogenia será misturada e os instrumentos medirão a explosão resultante.

A equipe ampliará artigos de teste de até 2.000 libras em março, com oito testes planejados. Esses testes examinarão duas configurações de falha. A primeira configuração é uma falha no tubo de transferência, que simula uma falha na linha de propelente que vai do tanque superior até o tanque inferior. A segunda configuração é uma falha comum de antepara, que simula uma falha na parede compartilhada entre os dois tanques de propelente.

O maior artigo de teste, com 20.000 libras de propulsores, está previsto para ser testado em junho. Este teste simulará um cenário comum de falha de anteparo.

Depois de concluída, a série de testes fornecerá novos dados críticos para sistemas de propulsão baseados em metano. Espera-se que as descobertas ajudem a moldar o planejamento do local de lançamento, os protocolos de segurança e os requisitos de segurança nos próximos anos.