FOGUETES BOEING DELTA

BOEING DELTA

DOUGLAS DELTA

DELTA II

DELTA HEAVY

DELTA IV

INTRODUÇÃO

Os foguetes Boeing Delta são grandes e potentes lançadores descartáveis de satélites, sondas espaciais e telescópios espaciais, desenvolvidos e fabricados a partir da década de 1990 pela tradicional gigante americana da indústria aeronáutica e aeroespacial Boeing Company dos Estados Unidos, que utilizou como base a família de foguetes semelhantes e de mesmo nome da então também gigante da indústria aeronáutica e aeroespacial McDonnell Douglas, que foi comprada e absorvida pela Boeing na mesma década.

Até a década de 2010, três modelos de foguetes da família Boeing Delta estavam em operação, o Boeing Delta II, o Boeing Delta IV e o Boeing Delta Heavy, operados pela joint venture americana ULA - United Launch Alliance, formada pela parceria entre duas empresas, a própria Boeing Company e a também americana Lockheed Martin, também uma tradicional gigante do setor aeroespacial. Atualmente, somente o Boeing Delta IV e o Boeing Delta Heavy estão em operação, fabricados e operados (lançados) pela ULA - United Launch Alliance.

Essa parceria tem conseguido bons resultados desde sua criação em 2006, com cerca de 95% de aproveitamento das missões de lançamentos de satélites programadas, lembrando que essa porcentagem de acerto é uma das maiores do mercado aeroespacial mundial. No total, desde o início do programa Douglas Delta, na década de 1960, substituído pelo programa Boeing Delta, na década de 1990, foram mais de 300 missões de lançamento contratadas, também com êxito em 95% delas.

As principais concorrentes da ULA - United Launch Alliance (pronuncia-se Iunáitéd Lónt Aláians) no mercado mundial de lançamentos de satélites, sondas espaciais e telescópios espaciais são a SpaceX, do bilionário americano Elon Musk e da Alphabet / Google; a Airbus Ariane, da gigante europeia Airbus Group; a empresa russo-americana ILS – International Launch Services, que utiliza os foguetes russos Proton; a americana Orbital ATK / Orbital Sciences, com diversos modelos de lançadores; a japonesa Mitsubishi Heavy Industries, com o grande lançador Mitsubishi H-II; e a Yuzhnoye Design Bureau, que comercializa serviços baseados no lançador ucraniano Zenit;

Além dessas opções citadas acima, também é possível contratar serviços de lançamentos do Governo da Índia, por meio dos lançadores Polar Launch Vehicle e Launch Mark II; do Governo da Rússia, por meio do grande lançador Soyuz; e do Governo da China, por meio do grande lançador Long March ou, em português, Longa Marcha.

A BOEING COMPANY

A gigante empresa centenária e multinacional Boeing Company é uma das maiores fabricantes de aviões comerciais de grande porte para transporte doméstico, internacional e intercontinental de passageiros no mundo, com mais de 760 unidades entregues em 2017, por exemplo. É uma das mais tradicionais e conhecidas fabricantes de aeronaves comerciais do planeta. Ela foi fundada nos Estados Unidos por Wilhelm Eduard Boing em 1916 e está atualmente sediada em Chicago, no estado de Illinois.

Considerando a receita bruta de mais de US$ 93 bilhões e mais de US$ 8 bilhões de lucro líquido em 2017, por exemplo, ela é uma das maiores fabricantes aeronáuticas e uma das maiores fabricantes aeroespaciais e espaciais do mundo. Ela fabrica aviões comerciais civis para transporte de passageiros, aviões militares, helicópteros militares, convertiplanos militares, satélites e foguetes.

A subsidiária da companhia americana focada na fabricação e lançamento de satélites é a Boeing Defense, Space & Security.

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

A família de foguetes Delta Boeing / Douglas Delta é formada por modelos de lançadores de naves espaciais (satélites, sondas espaciais e telescópios espaciais) para vários tipos de órbitas possíveis, entre elas as órbitas polares e as órbitas geoestacionárias, estas mais altas e, portanto, mais difíceis de serem alcançadas. Essas duas famílias são compostas por vários modelos modulares de foguetes de vários estágios, pelo menos dois, e com várias configurações possíveis, entre elas a 7920 e a 6910, com a possibilidade de uso de boosters de combustível sólido, inclusive.

A lógica dos lançadores Boeing Delta é semelhante à lógica de outros lançadores de satélites de outros fabricantes e consiste no uso de propulsores / motores que impulsionam o veículo fazendo uso de gases expelidos pelos queimadores de combustível sólido ou combustível líquido, dependo do estágio. Os foguetes transportam seu próprio oxidante, o que lhes permite manter a sua potência / empuxo mesmo no vácuo, ou seja, no espaço. No caso dos estágios de combustível sólido, o oxidante (comburente) já está misturado com o combustível e no caso dos estágios de combustível líquido o oxidante está armazenado em um tanque separado do tanque de combustível.

A potência / empuxo do foguete é gerada a partir do momento da queima de combustível na câmara ou nas câmaras de combustão e do direcionamento dos seus gases resultantes para baixo, o que resulta numa força no sentido contrário, isto é, para cima. Esse fenômeno está diretamente relacionado à 3ª Lei de Newton, a Lei da Ação e Reação, que diz que toda ação corresponde a uma reação de igual intensidade, mas sempre no sentido oposto ou na direção oposta.

De modo geral, o booster é um propulsor / motor de foguete muito potente, que pode ser de combustível sólido e de combustível líquido, usado para dar o impulso necessário ao conjunto nos primeiros minutos de funcionamento, quando a força da gravidade do planeta Terra ainda exerce uma forte influência sobre o conjunto. No foguete Boeing Delta II, por exemplo, o booster de propulsão sólida é usado de forma mais intensiva nos primeiros minutos do lançamento.

De modo geral, os estágios de propulsão líquida são mais sofisticados e, portanto, mais caros que os estágios de propulsão sólida. O problema é que é praticamente impossível interromper o funcionamento dos estágios de propulsão sólida após o início da queima pela ignição, o que significa que após o início da missão de lançamento é quase impossível interrompê-la, o que tem implicações de segurança para missões tripuladas, com humanos a bordo.

Por esse motivo, nas últimas décadas os fabricantes têm feito um esforço para se concentrar em pesquisa e desenvolvimento de foguetes de propulsão líquida, como é o caso do Boeing Delta IV e do Boeing Delta Heavy.

Atté a década de 2010, a família Boeing Delta era composta por três versões de foguetes, a versão Boeing Delta II, a versão Boeing Delta IV e a versão Boeing Delta Heavy. A versão Boeing Delta II era uma das mais bem sucedidas, com capacidade para colocar em órbita geoestacionária satélites com até 2.100 kg. No entanto, com o passar dos anos os satélites geoestacionários das empresas de telecomunicações em geral foram ficando mais pesados, a maioria deles com algo entre 5.000 kg e 10.000 kg, o que tornou as versões Boeing Delta IV e Boeing Delta Heavy mais interessantes, não significando necessariamente que os modelos Boeing Delta II não tinham mais utilidade, pois cada caso é um caso.

Atualmente, somente as versões Boeing Delta IV e Boeing Delta Heavy são fabricadas e operadas.

CRIAÇÃO E DESENVOLVIMENTO

Os primeiros modelos de foguetes da família Douglas Delta surgiram no início da década de 1960, essa família foi criada a partir de um modelo original de foguete / míssil da Douglas Aircraft, o potente Thor Delta, criado e desenvolvido a partir da década de 1950 para uso militar e de pesquisas científicas. Talvez você não saiba, mas, infelizmente, é comum perdas de foguetes durante as fases de desenvolvimento de lançadores em geral. Com o Douglas Thor e, posteriormente, com o Douglas Delta não foi diferente, o início foi difícil mesmo, mas logo nos primeiros anos as dificuldades foram superadas e esse modelo de foguete conquistou seu espaço no mercado mundial de lançadores.

Os primeiros modelos de lançadores de satélites americanos da família Douglas Delta surgiram a partir de uma concorrência aberta às pressas pelo Governo dos Estados Unidos para criação, desenvolvimento e implementação de uma família de lançadores capazes de competir com a então recém criada família de lançadores soviéticos Sputnik, por sua vez homônimos do primeiro satélite artificial construído e lançado pelo ser humano.

Para apressar as fases de criação e desenvolvimento, já que o contexto político da época do pós-guerra era de tensões militares entre Estados Unidos, Europa Ocidental e a União Soviética, optou-se pelo aproveitamento das tecnologias de foguetes balísticos / mísseis já existentes, o programa militar americano Douglas Thor, para assim encurtar o tempo necessário para o desenvolvimento do programa Douglas Delta, para uso civil e militar.

Os primeiros modelos de foguetes da família Douglas Delta, que entraram em operação a partir da década de 1960, tinham capacidade de transportar cargas úteis (satélites, por exemplo) de apenas 50 kg em uma órbita baixa de apenas 185 quilômetros. Com o passar dos anos e décadas a capacidade desses veículos aumentou muito, chegando a quase 13.000 kg para a órbita de transferência geoestacionária.

Entre os primeiros satélites lançados pela família Douglas Delta, durante a década de 1960, estiveram o Echo 1A, da NASA, de caráter experimental, o Tiros 2, para meteorologia, e o OSO 1, para observação do Sol. Posteriormente, anos depois, satélites de telecomunicações Telstar e Intelsat foram lançados, dando origem assim às primeiras transmissões ao vivo de sinal de TV entre Estados Unidos e a Europa Ocidental.

Por algum tempo, durante a década de 1980, acreditava-se que a tecnologia de lançadores descartáveis de naves espaciais (satélites, sondas espaciais e telescópios espaciais) estava ultrapassada, já que o ônibus espacial americano, aparentemente, dali pra frente conseguiria cumprir todas as missões de lançamentos com êxito e por um custo mais baixo. Com o passar do tempo, verificou-se que a tecnologia dos ônibus espaciais não era infalível, já que dois acidentes graves foram registrados, o primeiro com o Challenger e o segundo com o Columbia, e os custos de lançamento não baixavam.

Nessa mesma década a McDonnell Douglas foi escolhida pela USAF – United States Air Force, a Força Aérea dos Estados Unidos para o lançamento dos satélites NavStar, usados na transmissão de sinais para o sistema GPS - Global Positioning System, do Departamento de Defesa dos Estados Unidos. Assim a empresa aeroespacial criou e desenvolveu a então nova versão melhorada da família Douglas Delta, o foguete Douglas Delta II, que conseguiu cumprir suas missões com sucesso.

Na década de 1990 a família de foguetes Douglas Delta / Boeing Delta foi escolhida para vários lançamentos governamentais, entre eles lançamentos de satélites da NASA, a agência espacial americana. No entanto, nessa década vários lançamentos privados também foram realizados, entre eles a primeira geração dos satélites do sistema de telefonia por satélite Iridium, na época propriedade da gigante americana Motorola.

O então grupo americano Hughes Electronics / Hughes Aircraft, das décadas de 1980 e 1990 e, posteriormente, na década de 2000, desmembrado em duas empresas, a DirecTV Group e a Hughes Communications, estiveram entre os principais clientes da McDonnell Douglas e da Boeing Company, com mais de 10 lançamentos de satélites contratados na década de 2000, por exemplo, entre outros contratos. Nessa década, a família de lançadores McDonnell Delta / Boeing Delta já acumulava mais de 275 lançamentos contratados, com cerca de 95% de sucesso, desde o início das atividades na década de 1960.

Atualmente, são apenas dois modelos em produção, o Boeing Delta IV e o Boeing Delta Heavy, este o mais potente da família, uma combinação de três foguetes lado a lado, capaz levar à órbita geoestacionária satélites de até 13.000 kg.

MODELOS DE FOGUETES

BOEING DELTA II

O foguete Boeing Delta II foi um veículo lançador de naves espaciais (satélites, sondas espaciais e telescópios espaciais) fabricado e operado até a década de 2010 pela empresa americana ULA - United Launch Alliance, uma joint venture (empresa) formada pela Boeing Defense, Space & Security e pela Lockheed Martin, ambas também americanas. Ele foi criado, desenvolvido e fabricado em série a partir de 1989 pela então McDonnell Douglas e, posteriormente, a partir de 1997, pela Boeing Company, cujo lançamento bem sucedido mais recente, em 2018, foi o satélite ICEsat-2, da NASA - National Aeronautics and Space Administration, a agência espacial americana.

Durante essas décadas, ele era o menor membro em operação da família de foguetes Boeing Delta, com características de montagem e operação modular que permitia assumir diversas configurações. Ele podia ter dois ou três estágios, dependendo de cada caso, acompanhados de foguetes auxiliares externos de combustível sólido, os boosters, fixados ao primeiro estágio.

O foguete Boeing Delta II tinha cerca de 38 metros de altura e colocava cargas de até 2.100 kg em órbitas geoestacionárias de transição, as GTO - Geosynchronous Transfer Orbit, ou cargas de até 6.000 kg em órbitas polares baixas, por exemplo, entre outras opções de órbitas.

As sub-versões de lançadores Boeing Delta II de dois estágios eram tipicamente utilizadas para colocar naves espaciais nas chamadas órbita baixa ou órbita média, como os satélites do programa GPS – Global Positioning System, de posicionamento global, por exemplo, enquanto os foguetes de três estágios eram utilizados para missões de sondas espaciais ao planeta Marte, por exemplo, ou para pesquisar cometas ou asteroides.

Eram necessários cerca de 90 dias para sua construção e para a execução da missão de lançamento. Após a sua construção e transporte até a plataforma de lançamento, eram necessários 30 dias para o abastecimento com combustível, o acoplamento do satélite ao foguete, a contagem regressiva e o lançamento. Geralmente, os foguetes Boeing Delta II eram lançados da plataforma SLC17-A/B, da Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, no estado norte americano da Flórida, e da plataforma 2 West (SLC-2W), do complexo de lançamento espacial da Base da Força Aérea de Vandenberg, do estado da Califórnia.

Os foguetes Boeing Delta II foram um sucesso da Boeing Company, eles foram os responsáveis pela execução das missões espaciais de sondagem Mars Global Surveyor, em 1996; Mars Pathfinder, em 1996; Mars Climate Orbiter, em 1998; Mars Polar Lander, em 1999; Mars Odyssey, em 2001; e Mars Exploration Rovers, em 2003; todos para o planeta vermelho.

Eles eram foguetes descartáveis, o que significa que cada unidade fabricada só podia realizar uma missão de lançamento. De modo geral, cada veículo lançador era formado pelo primeiro estágio, com tanques de querosene e oxigênio líquido que alimentavam o motor principal de ascensão denominado RS27A, fabricado em parceria pela Boeing e pela empresa americana Rocketdyne.

Já os foguetes auxiliares externos de combustível sólido, conhecidos também como boosters, que também podem ser considerados do primeiro estágio, são usados para aumentar a aceleração nos dois minutos iniciais do lançamento. Eles eram fabricados pela Alliant Techsystems, usando um material composto denominado grafite-epóxi em sua construção. Esse material é utilizado por ser mais leve que o metal e apresenta a mesmas ou melhores propriedades mecânicas.

O segundo estágio era composto por um sistema em que um combustível alimenta um motor reiniciável da Aerojet, o modelo AJ-10, que é acionado uma ou mais vezes durante o voo para inserir a nave espacial em uma órbita baixa em torno da Terra de forma conveniente. Esse estágio contém um sistema redundante de controle de voo inercial, construído pela L3 Communications Space & Navigation, conhecida anteriormente como AlliedSignal Aerospace, que combina a plataforma inercial com a navegação computadorizada, para precisamente controlar o voo da nave.

O terceiro estágio, quando era o caso, era composto por um propulsor / motor fabricado pela tradicional fabricante aeroespacial AtK Thiokol, também dos Estados Unidos. Ele era alimentado por combustível sólido denominado Star 48, que fornece uma aceleração suficiente para que a nave espacial possa deixar a órbita. Esse estágio utiliza a rotação do conjunto para navegar, pois não possui um controle de navegação e depende do segundo estágio para obter a orientação apropriada de sua trajetória antes da separação do segundo e do terceiro estágios.

O chamado invólucro, conhecido também como coifa, é um cone de duas partes simétricas, bipartido, fabricado em metal ou material composto, delgado e com propriedades de isolamento térmico e mecânico, que protege a nave espacial durante o lançamento e ainda na atmosfera terrestre mais densa. Ele é descartado durante o funcionamento do segundo estágio, para reduzir o peso do conjunto, quando a nave espacial já está fora da atmosfera terrestre.

BOEING DELTA III

O foguete Boeing Delta III foi uma tentativa da Boeing Company de ocupar um espaço intermediário de mercado entre os lançadores Boeing Delta II e Boeing Delta IV, mas a empresa descontinuou precocemente o produto, provavelmente por problemas técnicos, focando os seus esforços no Boeing Delta II, no Boeing Delta IV e no Boeing Delta Heavy.

Ele foi lançado na década de 1990, com capacidade para até 3.800 kg de carga útil para órbita geoestacionária, na configuração 8930, com vários propulsores externos auxiliares ou boosters de combustível sólido e primeiro e segundo estágios de combustível líquido, com carenagem ou coifa de material composto.

BOEING DELTA IV

O foguete Boeing Delta IV é um grande e muito potente veículo de lançamento descartável de origem americana. Ele usa motores projetados pela Boeing Defense, Space & Security, montados na fábrica da ULA - United Launch Alliance, em Decatur, no estado americano do Alabama. A montagem final é executada nas instalações do centro de lançamento correspondente.

O lançador é formado por dois estágios, o Common Booster Core e o Delta Cryogenic Second Stage, além da coifa protetora da carga útil em material composto, com algo entre 4 metros e 5 metros de altura, variando de acordo com o volume da carga útil a ser lançada.

O foguete Boeing Delta IV tem quatro configurações possíveis, a primeira sub-versão é chamada Delta IV Medium, sem propulsores auxiliares ou boosters acoplados, com capacidade de carga útil de até 4.200 kg para órbitas geoestacionárias; a segunda, a terceira e a quarta sub-versões são conhecidas como Delta IV Medium Plus ou Delta IV Medium +, contam com propulsores auxiliares ou boosters acoplados e possuem numerações para diferenciá-las entre si, com capacidades variando de 5.800 kg até 6.500 kg.

BOEING DELTA HEAVY

O lançador Boeing Delta Heavy, conhecido também como Boeing Delta IV Heavy, é uma versão ainda mais potente da família Boeing Delta. Ele é semelhante ao Boeing Delta IV em várias aspectos, exceto pela maior potência / empuxo total para lançar mais carga útil ao espaço, de até 13.000 kg de nave espacial. Ele é o único da família com três grandes boosters de combustível líquido lado a lado, sendo que os dois propulsores / motores externos laterais são descartados após o conjunto ter completado a subida inicial de alguns minutos.

O custo total ao cliente para lançamento de cargas úteis a bordo do foguete Boeing Delta Heavy e do foguete Boeing Delta IV Medium é um dos mais altos do mercado aeroespacial mundial, em torno de US$ 10 mil por quilograma, já que a sua alta porcentagem de sucesso das missões programadas e contratadas tem chegado, nos últimos anos, a até 97%, o que os coloca entre os melhores e mais bem sucedidos do mercado mundial, competindo em pé de igualdade, neste aspecto, com a Airbus Ariane e com a SpaceX, por exemplo, embora esta última tenha preços mais baixos.

MERCADO

Por mais de uma década, a ULA – United Launch Alliance manteve quase um monopólio de lançamentos espaciais militares e civis para o Governo dos Estados Unidos, até que em 2016 uma então relativamente nova competidora conseguiu vencer a concorrência para o lançamento da terceira geração de satélites do sistema GPS – Global Positioning System, a também americana SpaceX – Space Exploration Technologies.

A joint venture ULA – United Launch Alliance também presta serviços de lançamentos de satélites por meio do foguete Atlas V, da Lockheed Martin. A empresa combinou os serviços de lançamentos espaciais para governos e empresas em uma única planta central em Decatur, no estado do Alabama, e uniu todos os engenheiros em outra planta central em Littleton, Colorado.

De modo geral, os satélites civis são lançados a partir de uma área militar restrita chamada Cabo Canaveral, localizada no estado norte americano da Flórida.

A Boeing Company descontinuou a fabricação dos modelos de foguetes Boeing Delta II alguns anos atrás, pois não consiga fechar mais contratos de lançamento específicos para ele, com a maioria dos clientes preferindo operar satélites mais pesados. Assim a empresa se concentrou na produção e operação dos modelos de foguetes maior capacidade, o Boeing Delta IV e o Boeing Delta Heavy.

Há também novos projetos da Boeing Company em fase de criação e desenvolvimento, inclusive com o uso de tecnologias de reuso dos lançadores, não muito diferente da estratégia adotada pela competidora SpaceX – Space Exploration Technologies. Essa parece ser uma nova e forte tendência de mercado, o reaproveitamento dos lançadores, com a consequente redução dos custos de lançamentos, que atualmente estão entre US$ 5 mil e US$ 10 mil por quilograma de nave espacial lançada ou carga útil, como se costuma dizer, para órbitas geoestacionárias, por exemplo.

O mercado de fabricação e lançamento de naves espaciais é riquíssimo, somente uma pequena elite no mundo consegue dominar a tecnologia aeroespacial e espacial, uma espécie de “clube quase totalmente fechado”, “quase totalmente hermético”, restrito a poucos países que investiram recursos materiais e humanos ao longo de décadas para alcançar o sucesso.

O Brasil e a Coreia do Sul, por exemplo, são dois países que têm feito esforços governamentais e privados para entrar nesse “seleto grupo” de países que dominam a avançada tecnologia de fabricação e lançamento de satélites. Entre os exemplos estão (ou estavam) o VLS – Veículo Lançador de Satélites, projeto brasileiro na área aeroespacial, e o CBERS – Satélite Sino Brasileiro de Recursos Terrestres, projeto brasileiro e chinês na área espacial.

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