Por que os foguetes voam no espaço?

A ideia intuitiva de que um motor "se empurra contra o ar" é falsa. Um foguete funciona por ejeção de massa: queima propelentes na câmara de combustão, acelera os gases resultantes através de um bocal e ejeta-os para trás a vários quilómetros por segundo. A terceira lei de Newton estabelece que essa ação gera uma reação igual e oposta sobre o veículo. Nada externo participa nisto; o impulso surge inteiramente dentro do motor, tanto na rampa de lançamento como a 400 km de altitude.

Um motor a jato de um avião retira oxigénio da atmosfera para queimar o querosene, por isso deixa de funcionar quando o ar escasseia. Um foguete evita esse limite transportando o seu próprio oxidante, seja oxigénio líquido, tetróxido de dinitrogénio ou o perclorato usado num propelente sólido. É uma solução cara em termos de massa, já que o oxidante costuma pesar mais do que o combustível, mas é a única que permite a um motor acender no vácuo ou na superfície lunar.

Contrariamente ao que se pensa, o espaço na verdade melhora o desempenho de um motor de foguete. Na atmosfera, a pressão exterior retarda a expansão dos gases no bocal e reduz o impulso; no vácuo, essa pressão desaparece, e a mesma quantidade de combustível gera mais impulso. É por isso que os estágios superiores usam bocais muito mais longos e largos do que os do primeiro estágio, concebidos para trabalhar onde não há ar. Além disso, sem resistência do ar, basta um pequeno impulso para alterar a órbita, e os satélites conseguem manter a sua trajetória durante anos com motores minúsculos.