Análise aerotermodinâmica da reentrada atmosférica de uma nave similar à Starship

Abstract

Com o processo de privatização do espaço, o setor aeroespacial vem enfrentando uma nova revolução e, como consequência, tecnologias vêm sendo criadas e aprimoradas. O projeto Starship, da empresa SpaceX, é o rosto dessa revolução, pois tem como finalidade colaborar com a colonização de Marte e possibilitar a realização de outras viagens interplanetárias. Um importante aspecto para que esse projeto seja bem-sucedido é que a nave seja capaz de suportar a etapa de reentrada atmosférica, tanto em Marte quanto na Terra, que é o foco do trabalho em questão. Essa etapa refere-se ao estágio final de uma missão espacial e, em virtude do elevado arrasto e dos efeitos térmicos, é a mais crítica. Portanto, este trabalho tem como objetivo realizar o estudo preliminar dos aspectos aerotermodinâmicos que envolvem a reentrada da nave Starship por meio de CFD. Para início, é realizada a revisão dos aspectos físicos do escoamento hipersônicos e suas modelagens teóricas e numéricas. Em seguida são apresentadas simulações com números de Mach 3 e 5, levando em conta parâmetros da trajetória da Starship e da trajetória do Space Shuttle para fins de validação. Além disso, as simulações têm foco apenas no corpo da nave para determinação de um domínio e discretização computacional mais otimizados para futuros trabalhos com a nave completa.