Por que um foguete é lançado?

Um foguete não se apoia no ar nem no solo. Dentro da câmara de combustão, combustível e oxidante queimam a alta pressão e o gás quente escapa por um bocal a vários quilômetros por segundo. Ao expelir essa massa para trás, o veículo recebe um impulso igual para a frente. A força resultante, o empuxo, equivale ao fluxo de massa do escapamento multiplicado por sua velocidade, mais um pequeno termo de pressão na saída do bocal. Como a reação vem do próprio escapamento, o princípio funciona igualmente bem no vácuo, por isso os foguetes são a única forma prática de alcançar a órbita.

Na rampa, o foguete só decola quando o empuxo supera seu peso. A razão entre os dois, a relação empuxo-peso, costuma ficar entre 1,2 e 1,5 para grandes lançadores na ignição: um Saturn V produzia cerca de 34 MN de empuxo contra um peso de aproximadamente 28 MN e deixava a rampa lentamente, ganhando velocidade ao queimar o propelente e tornar-se mais leve. Os motores costumam ser acionados alguns segundos antes de os suportes de fixação serem liberados, para que os controladores confirmem que todos estão operando a pleno empuxo.

O lançamento é apenas o começo da tarefa. Alcançar a órbita exige uma velocidade horizontal de cerca de 7,8 km/s, então, após uma curta subida vertical, o foguete inclina-se e passa a maior parte da queima acelerando lateralmente. Os estágios são descartados à medida que seus tanques se esvaziam, para eliminar peso morto, e o estágio superior continua acionado até que o veículo esteja rápido o suficiente para que sua queda em direção à Terra acompanhe a curvatura do planeta. Tudo em um lançamento, da escolha dos propelentes à subida inicial acentuada, decorre da necessidade de converter energia química armazenada nessa velocidade da forma mais eficiente possível.