/ Amorim P50 protege a cápsula de sobrevivência da missão DRACO da ESA
Missão DRACO
Amorim P50 protege a cápsula de sobrevivência da missão DRACO da ESA
O material de proteção térmica à base de cortiça Amorim P50 foi selecionado para o escudo térmico da cápsula de sobrevivência da missão DRACO, da Agência Espacial Europeia (ESA). A missão pretende recolher dados fundamentais sobre a fragmentação de uma nave espacial durante a reentrada na atmosfera terrestre.Casos de Estudo
O desafio: proteger o que tem de sobreviver
DRACO, sigla de Destructive Reentry Assessment Container Object, representa um desafio invulgar para a engenharia aeroespacial.
Com lançamento previsto para 2027, a missão da ESA foi concebida para provocar deliberadamente a reentrada de uma nave espacial na atmosfera terrestre e acompanhar a sua fragmentação, permitindo aos investigadores estudar este processo em condições reais de voo.
Cerca de 200 sensores e quatro câmaras, distribuídos pela nave, irão registar os fenómenos térmicos, mecânicos e estruturais associados à sua destruição. No entanto, embora a nave tenha sido concebida para se desintegrar, os dados científicos mais importantes têm de sobreviver.
Antes da destruição da nave, a informação recolhida pelos instrumentos será transferida para uma cápsula de sobrevivência com 40 cm. Esta terá de resistir às exigentes condições da reentrada atmosférica, preservar os dados e, posteriormente, transmiti-los à Terra. Este requisito tornou essencial o desenvolvimento de um sistema eficaz de proteção térmica (Thermal Protection System – TPS).
Amorim TPS
A solução: um escudo térmico à base de cortiça Amorim P50
O von Karman Institute for Fluid Dynamics (VKI) selecionou o Amorim P50 para o escudo térmico da cápsula de sobrevivência da DRACO. O P50 é um material ablativo de proteção térmica, leve e à base de cortiça, desenvolvido pela Amorim Cork Solutions para aplicações aeroespaciais exigentes.
Durante a reentrada atmosférica, uma nave espacial fica sujeita a condições aerotérmicas extremas. O escudo térmico funciona como uma barreira de proteção entre esse ambiente e os sistemas no interior da cápsula. Na missão DRACO, esta proteção assume um papel particularmente importante: ajudar a preservar a cápsula que transporta os dados científicos essenciais para o sucesso da missão.
O projeto dá continuidade a cerca de 15 anos de colaboração entre a Amorim e o VKI nas áreas da aerotermodinâmica e da proteção térmica. O VKI já tinha selecionado o P50 para a missão QARMAN (QubeSat for Aerothermodynamic Research and Measurements on AblatioN), uma nave experimental desenvolvida para recolher dados aerotermodinâmicos durante a reentrada na atmosfera. A DRACO representa um novo capítulo nesta colaboração técnica de longa data.
“A DRACO representa um desafio de engenharia notável: conceber uma nave espacial para se desintegrar, garantindo simultaneamente que o conhecimento gerado durante esse processo é preservado. Orgulhamo-nos de ver o Amorim P50 contribuir para este desafio e para uma missão que poderá aprofundar a compreensão da reentrada atmosférica e apoiar o desenvolvimento de futuras naves espaciais”
Sofia Paixão - Global Technical & Product Manager na Amorim Cork Solutions
Validar o sistema de proteção térmica em condições semelhantes às da reentrada
Antes de avançar para a cápsula à escala real, o sistema de proteção térmica da DRACO foi submetido a ensaios experimentais no VKI.
Uma versão da cápsula à meia escala foi exposta a fluxos de plasma nas instalações do instituto, de forma a reproduzir aspetos fundamentais do ambiente aerotérmico previsto durante a reentrada atmosférica. Estes ensaios permitiram avaliar o escudo térmico e o projeto global de proteção térmica em condições semelhantes às da reentrada, contribuindo para o desenvolvimento e a validação da cápsula final.
Esta fase de testes é particularmente relevante no desenvolvimento de sistemas de proteção térmica aeroespacial, em que os materiais e a arquitetura do sistema têm de ser avaliados face aos requisitos térmicos e mecânicos específicos de cada missão. No caso da DRACO, os ensaios com plasma constituíram uma etapa importante entre o desenvolvimento do escudo térmico e a sua integração na cápsula de sobrevivência à escala real.
“A cortiça P50 tem um longo historial no VKI. Realizámos os primeiros ensaios de ablação com este material em 2009 e, posteriormente, testámo-lo em colaboração com a ESA e a AVIO para a nave espacial IXV, que voou em 2015. O P50 foi também selecionado para a nossa própria plataforma experimental de reentrada, a QARMAN, lançada a partir da Estação Espacial Internacional em 2020. Mais recentemente, testámos extensivamente o P50 no âmbito do programa DRACO, confirmando o seu desempenho enquanto material ablativo altamente isolante, robusto e previsível, disponível no mercado comercial.”
Bernd Helber - Especialista de investigação em aerotermoquímica no von Karman Institute for Fluid Dynamics (VKI)
Transformar a destruição de uma nave espacial em conhecimento
Durante a missão, os sensores e as câmaras da DRACO irão documentar a fragmentação progressiva da nave espacial. Os dados mais importantes serão processados a bordo e transferidos para a cápsula de sobrevivência, protegida pelo escudo térmico de Amorim P50.
Após atravessar a fase mais exigente da reentrada atmosférica, a cápsula irá descer até uma altitude de aproximadamente 10 km. Nessa fase, a sua estrutura posterior será libertada e será aberto um paraquedas, que irá reduzir a velocidade da cápsula e permitir a transmissão dos dados recolhidos por satélite. Antes da missão, está previsto realizar, até ao final de 2026, um ensaio de queda com uma cápsula à escala real, largada de um balão a cerca de 25 km de altitude. O objetivo é validar a estabilização da cápsula, a abertura do paraquedas e a ligação para transmissão de dados.
Transformar a destruição de uma nave espacial em conhecimento
O valor da DRACO vai além da própria missão.
Os dados reais sobre o comportamento e a fragmentação de satélites durante a reentrada atmosférica continuam a ser limitados. Ao registar a sua própria destruição, a DRACO deverá fornecer informação valiosa para melhorar os modelos de reentrada de naves espaciais e aprofundar a compreensão do comportamento de diferentes estruturas e materiais durante a sua desintegração na atmosfera.
Este conhecimento irá apoiar o trabalho da ESA no âmbito do conceito Design for Demise, uma abordagem que considera o comportamento das naves espaciais no final da sua vida útil desde a fase de conceção, procurando reduzir os riscos associados à sobrevivência de componentes durante a reentrada atmosférica. A DRACO contribui também para a abordagem mais abrangente Zero Debris da ESA, que visa reduzir a criação de detritos nas órbitas terrestres e lunares.
Proteção térmica à base de cortiça para aplicações aeroespaciais exigentes
A seleção do Amorim P50 para a missão DRACO demonstra o contributo da tecnologia de proteção térmica à base de cortiça para aplicações espaciais de elevada exigência.
A cortiça combina baixa densidade e baixa condutividade térmica com características que a tornam particularmente adequada ao desenvolvimento de materiais de proteção térmica de engenharia. Através da Amorim TPS, a Amorim Cork Solutions desenvolve soluções de proteção térmica à base de cortiça para o setor aeroespacial, combinando décadas de experiência em cortiça com competências de engenharia para responder aos requisitos de veículos de lançamento, naves espaciais e aplicações de reentrada atmosférica.
Da QARMAN à DRACO, a colaboração com o VKI demonstra a evolução e a aplicação continuada do Amorim P50 em programas experimentais de reentrada atmosférica. Na DRACO, o seu papel assume um significado especial: numa nave concebida para se desintegrar, a cortiça ajuda a proteger aquilo que tem de sobreviver.
