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Sobre o acidente ocorrido com a nave aerospacial SpaceX Falcon 9, e os desafios técnicos de operar com oxigénio liquefeito




A SpaceX, é uma empresa privada que se propõe a conceber, produzir e lançar unidades aerospaciais. A empresa foi fundada em 2002 com a missão de revolucionar a tecnologia aerospacial, com o objetivo último de permitir a habitação de outros planetas por parte de humanos.

Em setembro de 2016, o foguete SpaceX Falcon 9 colapsou inesperadamente na sua estação de lançamento, destruindo em minutos um investimento de 200 milhões de dólares.


Porque motivo explodiu o SpaceX Falcon 9 ?
A investigação após o acidente descobriu que o motivo do colapso da unidade deveu-se ao congelamento do oxigénio em estado líquido que serve de combustível ao sistema de propulsão. O congelamento desencadeou depois uma reação com o reservatório de hélio que se situa dentro do próprio reservatório de oxigénio, sendo o colapso deste segundo reservatório o aspeto chave para o desfecho final. 

Apesar da a empresa ter considerado o problema surpreendente e inesperado, especialistas da NASA haviam antecipado que a inexistência de uma bomba de recirculação no tanque de oxigénio poderia causar um problema de segurança. O papel da bomba de recirculação é o de normalizar as condições de temperatura dentro do tanque de oxigénio. Ao que parece, a própria NASA deparou-se com  idênticos problemas nos anos 90, em torno do modelo X-33.

Fonte: Seeker


Qual a necessidade de manter o oxigénio no estado líquido?
Ao contrário da NASA, que utiliza hidrogénio como combustível propulsor, a SpaceX utiliza querosene (RP-1). Em qualquer dos casos, o oxigénio é necessário para possibilitar a reação combustão, sendo portanto vital para que os 9 motores do Falcon 9 possam operar. 

Quer o hidrogénio como o oxigénio requerem condições criogénicas para poderem ser liquefeitos, e não só os tanques onde estão armazenados precisam de ser isolados de quaisquer fontes de calor, como também o material de que é feito o tanque de armazenamento deve ser escolhido atendendo a vários critérios. Um deles é o comportamento dos materiais a temperaturas altamente negativas (-252ºC, no caso do hidrogénio), dado podem ficar frágeis/quebradiços. No caso do Falcon 9 os tanques de armazenamento são feitos de uma liga de alumínio e lítio.

Finalmente, a necessidade de manter o oxigénio em estado líquido prende-se, entre outros, com a questão da densidade. No contexto de unidades aerospaciais, o espaço/volume é um bem escasso, devendo ser minimizado a todo o custo. Se for mantido no estado líquido, cada kg de O2 transportado necessita de cerca de 0.00088 m3, enquanto que se estivesse no estado gasoso (e a pressão atmosférica), esse mesmo kg requereria 0.75 m3. O esforço técnico de transportar este composto no estado líquido permite assim reduzir em cerca de 850 vezes o volume necessário a nível de reservatório face às condições atmosféricas em que oxigénio existe naturalmente.



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