Choque Supersônico

Muitas pessoas já ouviram um estrondo causado por um avião supersônico, mas poucas viram um. Uma nuvem incomum pode se formar quando um avião quebra a barreira do som. Esta nuvem é formada pela repentina queda na pressão do ar, o que provoca a condensação do vapor e a formação das gotículas de água que compõem a nuvem. (ver Singularidade de Prandtl-Glauert). Na imagem, um F/A-18 Hornet da marinha norte-americana foi fotografado no exato momento em que ultrapassa a barreira do som.
No final do mês de março, a NASA apresentou ao mundo seu projeto de um avião hipersônico. Durante alguns minutos, o protótipo batizado de X-43A vôou sobre o oceano Pacífico a quase 8 mil km/h, uma velocidade dez vezes maior que os atuais aviões comerciais. Com esta velocidade, uma viagem Rio-São Paulo pode ser feita em quatro minutos. Se no futuro os aviões comerciais usarem esta tecnologia, o mundo ficará ainda menor. Será possível acordar no Rio de Janeiro, passar a manhã em Paris, almoçar em Roma, visitar os parentes na Inglaterra e voltar para o Brasil no final do dia, pra curtir o pôr-do-sol na beira da praia.

O X-43A é um aparelho pequeno: tem apenas 3,6 metros de comprimento e 1,5 metros de envergadura (distância entre as pontas das asas). Utiliza uma tecnologia de propulsão chamada de "scramjet" que levou 20 anos para ser desenvolvida. O motor com essa tecnologia aproveita a própria velocidade hipersônica para que o oxigênio da atmosfera seja utilizado na queima do combustível. As turbinas convencionais dos aviões a jato também fazem isso, mas como a velocidade desses aviões é muito baixa (comparativamente), as turbinas usam pás rotativas para concentrar o ar na câmara de combustão e é necessária uma concentração grande de oxigênio para que funcionem. Isto faz com que estes aviões voem em baixas altitudes na atmosfera, onde existe a concentração necessária do gás. O motor scramjet, por sua vez, compensa o problema de pequenas concentrações de oxigênio com a alta velocidade. O próprio movimento provoca um fluxo do gás para dentro da câmara de combustão e o faz funcionar. Com isso, pode ser usado em maiores altitudes, onde é baixa a concentração de oxigênio, sem a necessidade de um tanque adicional para este gás, como no caso dos foguetes convencionais. Se não é necessário um tanque de oxigênio para queimar combustível, a aeronave pode carregar mais peso - o que é uma vantagem em missões de grande alcance.

Na experiência da NASA, o X-43A foi levado nas asas de um bombardeiro B-52, acoplado a um foguete convencional, até os 10 mil metros de altitude. Nesta altitude, o foguete foi acionado e levou o protótipo até os 30 mil metros, quando finalmente o X-43A fez o seu vôo solo, mostrando a eficiência do motor scramjet. A NASA pretende usar a tecnologia em aviões para viagens longas e em naves espaciais mais seguras.
(http://www.nasa.gov/missions/research/x43-main.html)

A velocidade do X-43A é chamada de Mach 7, ou seja, sete vezes a velocidade do som. Aviões supersônicos têm velocidades entre 1200 e 5500 km/h (entre Mach 1 e Mach 5). Acima de Mach 5 são aviões hipersônicos, como o X-43A, e abaixo de Mach 1, subsônicos, como os aviões comerciais. O recém aposentado Concorde foi o único avião comercial supersônico da história, enquanto que o X-43A é o primeiro avião hipersônico, mas ainda está longe de ser comercial. O recorde anterior de velocidade era do avião-espião Blackbird, que atinge 3500 km/h.

Quando um avião atinge a velocidade do som, de 1200 km/h, dizemos que ele "rompeu" a barreira do som. Esta situação é acompanhada por um estrondo percebido pelos que estão em solo e por um silêncio profundo para quem está dentro do avião. Estando o avião mais rápido que o som, quem está dentro não recebe as ondas sonoras provenientes do próprio deslocamento. A primeira vez que o homem quebrou a barreira do som foi em 1947, com o piloto americano Chuck Yeager em um Bell X-1.

Para entender o estrondo sônico precisamos lembrar que o som é uma energia transportada por ondas mecânicas, ou seja, uma energia transportada pela oscilação das partículas que formam um meio material. Por esse motivo, não há som no vácuo (o espaço, por exemplo, é um grande silêncio). Também por esse motivo, um meio material sólido transporta o som com maior velocidade que um gás - lembre-se dos personagens de filmes colocando os ouvidos no chão ou nos trilhos de trem. Eles estão procurando ouvir a chegada de alguém.