O que são foguetes?

Um motor de foguete funciona segundo a terceira lei de Newton: ao expelir gás a alta velocidade para trás, recebe um impulso igual e oposto para a frente. Ao contrário de um motor a jato, que usa oxigênio da atmosfera para queimar o combustível, um foguete transporta tanto combustível como oxidante. Essa independência do ar permite-lhe operar no vácuo do espaço, mas também o obriga a transportar uma massa enorme: num lançador orbital típico, mais de 85% da massa na rampa de lançamento é combustível.

Os foguetes de combustível sólido, descendentes dos fogos de artifício chineses do século XIII, misturam combustível e oxidante num único bloco que arde de uma só vez; são simples e potentes, mas não podem ser desligados nem regulados. Os foguetes de combustível líquido, voados com sucesso por Robert Goddard em 1926, bombeiam dois líquidos separados para a câmara de combustão, por exemplo querosene ou hidrogênio com oxigênio líquido; são mais complexos, mas podem ser estrangulados, desligados e reacendidos, o que os torna indispensáveis para manobras e aterragens. Os híbridos combinam um combustível sólido com um oxidante líquido e ocupam um nicho pequeno.

Para alcançar a órbita terrestre baixa são necessários cerca de 7,8 km/s, além das perdas por gravidade e resistência do ar. Nenhum foguete de um único estágio consegue isso com uma carga útil razoável, por isso os lançadores são divididos em estágios que se separam após o consumo, tornando o veículo mais leve. Os tamanhos vão desde foguetes-sonda de poucos metros até gigantes como o Saturn V ou a Starship; em todos eles, a equação de Tsiolkovsky relaciona a velocidade alcançável com a velocidade de exaustão dos gases e a fração de massa queimada.