O voo "visumento": 178 segundos para morrer

O texto a seguir não é de minha autoria, e infelizmente não consegui determinar o seu autor. Todavia, é muito coerente com o que acontece quando um piloto, não habilitado e/ou não proficiente no voo por instrumentos, se arrisca a voar em IMC (Instrumento Meteorological Conditions). É o que chamamos, jocosamente, de voo "visumento", mas que, na verdade, é muito mais trágico do que engraçado:

IMC - Instrument Meteorological Conditions

Se algum dia você for tentado a decolar com tempo duvidoso e não tiver sido treinado a voar por instrumentos leia este artigo antes de sair.

Se apesar de tudo você decidir ir, e perder o contato visual, comece a contar regressivamente a partir de 178 segundos. Quanto tempo um piloto sem IFR pode esperar viver, depois que entra em condições adversas e perde o contato visual? 

 

Pesquisadores da Universidade de Illinois encontraram a resposta a essa pergunta: 20 estudantes “cobaias” simularam um vôo em tempo adverso e todos entraram em atitude anormal. O resultado era diferente em um aspecto: o tempo que se passava até a perda do controle. Esse intervalo variava de 20 a 480 segundos. O tempo médio era de 178 segundos, ou seja, faltando 2 segundos para completar 3 minutos. 

Eis o cenário fatal…O céu está muito nublado e a visibilidade é restrita. A visibilidade de 5 Km do Boletim Meteorológico parecem ser inferior a 2 Km e você, em vôo, não consegue avaliar a base da camada. Seu altímetro acusa 3.500 pés. Seu mapa diz que a topografia local atinge pontos com até 2.900 pés. Pode até haver linhas de transmissão por perto, porque você não sabe com certeza o quanto está fora do curso.

 

Mas, como você já voou em tempo pior que este, então continua. Inconscientemente, você começa a diminuir um pouco a atenção nos instrumentos de controle para tentar enxergar mais claramente essas linhas de transmissão. De repente você está nas nuvens. Você se esforça para enxergar na neblina, tão branca, que seus olhos começam a doer. 

Você luta contra uma sensação no seu estômago. Você engole, só para descobrir que sua boca está seca. Agora você percebe que deveria ter esperado o tempo melhorar. Seu compromisso era importante, mas não tanto assim. Em algum lugar uma voz fala: “É isso aí – tudo passou”.

 

A partir de agora, você tem somente 178 segundos de vida. Você sente sua aeronave como em equilíbrio mas sua bússola gira devagar. Você comanda levemente os pedais para cessar o desvio, mas isso parece ser artificial, e assim você volta os comandos a sua posição anterior. Isso dá uma sensação melhor mas sua bússola agora vira mais rapidamente e a velocidade está aumentando. 

Você esquadrinha seu painel para receber ajuda, mas o que você vê de uma maneira ou outra não lhe parece familiar. Você tem certeza que só se trata de uma situação ruim. Em poucos minutos você sairá dela.

Agora você só tem 100 segundos de vida. Você olha para seu altímetro e se assusta. Você já está a 2.800 pés. Instintivamente, você aplica potência no motor mas o altímetro e o variômetro insistem em acusar um climb negativo. O motor trabalha a toda força e a velocidade está quase no máximo. 

Só lhe restam mais 45 segundos de vida. Agora você transpira e treme. Alguma coisa deve estar errada com os comandos; diminuir a potência só faz o indicador de velocidade entrar mais ainda no vermelho. Você escuta o vento gritando ao redor da aeronave. 

Agora só lhe restam 10 segundos de vida. De repente, você vê o chão. As árvores se aproximam rapidamente. Se virar sua cabeça o suficiente verá o horizonte, mas ele está num ângulo incomum. Você está de cabeça para baixo!

 
Você abre sua boca para gritar, mas já não lhe resta mais nenhum segundo...

GBAS: O sucessor do ILS

Desde que o ILS - Instrument Landing System foi introduzido na aviação, em 1940, solucionou-se o até então intransponível problema de executar pousos seguros em condições marginais de visibilidade.

Baseado em vários equipamentos de rádio-auxílio e visuais, o ILS demonstrou ser seguro, eficaz e fácil de utilizar, tanto que imperou, por mais de sete décadas, nos principais aeroportos do mundo inteiro, e ainda impera.

Uma das primeiras cartas de pouso por ILS (1940)

Todavia, o ILS está longe de ser perfeito. Seu principal componente, o Localizador, uma antena que transmite um sinal direcional de rádio em VHF (Very High Frequency), embora seja altamente preciso, está sujeito a interferências de ondas em VHF emitidas de transmissores "piratas". A tecnologia de transmitir em VHF é facilmente acessível, e qualquer estudante de ensino médio, um pouco mais habilidoso, consegue construir um transmissor, em sua própria casa, gastando muito pouco dinheiro. Isso representa um risco considerável para um piloto que depende fundamentalmente desse sinal para chegar, praticamente às cegas, alinhado à pista de pouso.

Antenas de Localizador de ILS

O ILS é, também, um equipamento muito dispendioso, e que exige amplas áreas livres (o chamado "gabarito de proteção") ao redor da pista e da área de aproximação, para evitar o risco, bastante elevado, dos sinais se refletirem em um obstáculo e se transformarem em "sinais fantasmas" para as aeronaves.

Sem melhor opção, há mais de setenta anos, o ILS equipa a grande maioria dos aeroportos internacionais e de maior movimento comercial. Seu alto custo e sua exigência por espaço físico livre, no entanto, limita ou impede sua aplicação em aeroportos menores ou com restrições de gabarito causados por topografia, construções ou interferência do tráfego de outros aeroportos nas vizinhanças.

Através dos anos, diversas tecnologias foram aplicadas para tentar superar ou, pelo menos, melhorar o ILS, utilizando sinais em microondas (MLS (Microwave Landing System), por exemplo , mas nenhuma dessas tecnologias chegou sequer a ameaçar a supremacia absoluta do ILS, e foram aplicadas, eventualmente, somente em alguns aeroportos muito problemáticos, ou então de modo puramente experimental.

Satélite de GPS

A introdução dos sistemas de navegação por satélite, a partir da década de 1990, trouxe grande precisão à navegação aérea. Hoje, a Aviação Civil emprega um sistema de navegação global por satélite, o GNSS (Global Navigation Sattelite System), atualmente baseado em dois sistemas militares de navegação, o americano GPS (Global Positioning System) e o russo Glonass (Global Navigation Sattelite System).

Os sistemas de navegação por satélite são extremamente precisos, mas também possuem suas limitações. Devido à sua origem militar, sua precisão total está restrita aos usuários militares que os criaram. As frequências de precisão dos satélites são codificadas e só podem ser utilizadas pelos militares. Os usuários civis, portanto, acabam arcando com problemas como a refração dos sinais dos satélites na atmosfera e a interferência ionosférica, que reduzem a precisão dos equipamentos.

Os erros causados pela refração e pela interferência ionosférica podem ser pouco importantes na navegação horizontal, mas são críticos quando se trata de navegação vertical. Os satélites, quando captados, em número suficiente, pelos receptores, podem dar uma posição tridimensional para as aeronaves, em termos de latitude, longitude e altitude. Os maiores erros do sistema referem-se, geralmente, à altitude, o que invibiliza, na prática, os sistemas de aproximação e pouso de precisão baseados exclusivamente em satélites.

Aproximação em condições marginais de visibilidade

Qual é a solução para resolver tais problemas? Não é tão difícil. Há muitos anos os operadores de aeronaves agrícolas, por exemplo, têm utilizado uma tecnologia chamada DGPS, que utiliza uma antena terrestre para simular um satélite e corrigir os seus sinais utilizando um sinal de rádio praticamente isento de refração e interferência ionosférica. O DGPS aumenta drasticamente a precisão do GPS, na navegação horizontal, possibilitando, por exemplo, aplicação de defensivos agrícolas com notável eficiência e economia.

Processador do GBAS

A precisão requerida para aproximações de precisão, com o uso de satélites, pode ser aumentada, portanto, através do uso de uma antena em terra que simula um satélite, ou seja, um pseudo-satélite. Outros dispositivos de segurança podem ser adicionados, para verificar a acurácia dos equipamentos e a precisão dos sinais, necessários para garantir a segurança das aeronaves que executam aproximações com o sistema, dentro das margens de segurança atualmente oferecidas pelos ILS.

O sistema que consiste de antenas de correção e de verificação dos sinais, que aumenta  a precisão da navegação por GNSS a ponto do mesmo poder substituir o ILS foi denominado, pela ICAO - International Civil Aviation Organization, como GBAS (Ground-Based Augmentation System), ou, traduzindo literalmente, sistema de aumentação baseado em solo. A "aumentação" é, na verdade, a correção dos sinais dos satélites para seus erros de refração e interferência ionosférica, por antenas instaladas no solo, no aeroporto.

Esquema do GBAS

Quais são as vantagens do GBAS em relação ao ILS? Em primeiro lugar, vem o custo. Instalar um GBAS é muito mais barato que instalar um ILS, o que possibilita sua instalação em aeroportos menores e/ou com baixa demanda de aeronaves, passageiros ou cargas. Outra vantagem é que uma única instalação do GBAS pode ser aproveitada por todas as cabeceiras de pista do aeroporto, e mesmo fora dele, em outros aeroportos situados no seu entorno e dentro do alcance proporcionado pelas antenas em terra. Finalmente, o GBAS não depende de uma única rampa reta e perfeitamente alinhada com a pista proporcionada pelo Localizador e pelo Glide Slope do ILS, pois a aproximação pode ser feita em curva, ou em pistas paralelas, e de qualquer direção possível, com toda segurança.

O GBAS, aliás,  não necessita das grandes áreas livres de obstáculos essenciais para o ILS, e mesmo para sistemas de menor precisão, como o VOR.

Instalação do GBAS no Aeroporto Braunschweig-Wolfsburg, Alemanha, notavelmente simples comparada a um ILS

Um sistema GBAS consiste, basicamente, em:

1) Quatro receptores fixos, instalados na proximidade das pistas, para receber os dados dos satélites de navegação GNSS;

2) Um processador computadorizado, que faz as correções do GNSS e fornece informações já devidamente ajustadas aos procedimentos de navegação; 

 3) Um transmissor em VHF (VDB - VHF Data Broadcast), também instalado nas proximidades da pista, que transfere essas informações ao cockpit das aeronaves,  onde pode ser visulizado em um um display semelhante ao utilizado para o ILS. Assim, o GBAS ajusta e corrige os posicionamentos gerados pelos satélites e fornece guias verticais e horizontais aos pilotos para as aproximações de precisão.

Antena de VDB

No futuro, o sistema poderá orientar saídas padrão por instrumentos, hoje dependentes de auxílios-rádio convencionais, e até mesmo tráfego no solo, dentro do aeródromo. Isso poderá relegar sistemas caros e complexos, como o radar, a funções meramente coadjuvantes.

Atualmente, o GBAS encontra-se devidamente certificado pela FAA - Federal Aviation Administration e pela JAA - Joint Aviation Authority, respectivamente as autoridades aeronáuticas dos Estados Unidos e da Comunidade Européia, e alguns aeroportos na América do Norte e na Europa já operam o GBAS. Por enquanto, o GBAS foi certificado para aproximações de precisão Categoria I, que exige teto mínimo de 200 pés e visibilidade horizontal de 800 metros, mas futuramente poderá ser certificado para Categorias II e III, cujos mínimos meteorológicos são sensivelmente menores.

O Brasil está adotando, a partir desse ano de 2012, o sistema CNS/ATM (Communication, Navigation and Surveillance/Air Traffic Management), que será, em breve, o sistema padrão de navegação, comunicação e vigilância do espaço aéreo mundial. Nesse ambiente, o sistema GBAS começa a despontar com substituto do ILS e outros sistemas de navegação até agora em uso.

Transmissor de VDB, em VHF

O DECEA - Departamento de Controle do Espaço Aéreo, do Comando da Aeronáutica, adquiriu um sistema GBAS certificado pela FAA dos Estados Unidos, e o instalou, de forma experimental, no Aeroporto Internacional do Galeão, no Rio de Janeiro, em 2011. Tal instalação visa certificar o GBAS para uso nos aeroportos brasileiros, para complementar ou mesmo substituir os ILS.

Como é um país tropical, o território brasileiro está sujeito a fenômenos de interferência ionosférica muito mais intensos que os países situados em latitudes mais altas. A instalação experimental no Galeão vai definir padrões de utilização e segurança do GBAS em latitudes baixas, em um prazo de poucos anos.

O Tenente-Coronel Aviador Ricardo Elias Consedey, Chefe da Divisão de Gerenciamento doe Navegação Aérea, do Subdepartamento de Operações do DECEA, afima: "Na nossa região, um dos principais distúrbios da ionosfera – conhecido como Irregularidade Equatorial ou Bolhas de Plasma – caracteriza-se pelo deslocamento das chamadas ‘bolhas’ de baixa ionização'; elas podem provocar atrasos no sinal do satélite, gerando erro no cálculo da posição GPS. O Brasil, como pioneiro na implementação deste tipo de tecnologia nas regiões geoequatoriais, tem o desafio de investigar o impacto dos fenômenos ionosféricos da área nos sinais de navegação transmitidos pelo GBAS. Para tanto, a estação será submetida a testes de desempenho durante o ápice do ciclo de atividade solar – que ocorrerá nos próximos anos – de modo a garantir a segurança de sua utilização”, afirma o oficial.

Tendo em vista o contínuo crescimento do tráfego aéreo no Brasil, é de se esperar, em médio prazo, a certificação do GBAS para a maioria dos aeroportos brasileiros, alguns dos quais atualmente nem têm ILS, e que sofrem com atrasos e cancelamentos de voos por condições meteorológicas desfavoráveis.

 Fontes: ICAO, NASA, DECEA, site Asas Brasil, NEC

Pratt & Whitney R4360: um gigantesco motor radial de 28 cilindros

Nos anos finais da Segunda Guerra Mundial, a indústria aeronáutica norte americana lançava, quase diariamente, novos modelos de aeronaves, motores e componentes, para atender as necessidades militares.

Motor Pratt & Whitney R4360, de 28 cilindros

Os militares sempre estavam pedindo aeronaves com maior velocidade, maior alcance, maior capacidade de armas, e um dos problemas em se conseguir isso estava nos motores. Os americanos sempre preferiram usar motores radiais, refrigerados a ar, em suas aeronaves mais potentes, tanto que, durante toda a Guerra, apenas dois motores em "V", resfriados a líquido, tiveram grande uso em combate.

Motor completo sendo embarcado em um Douglas C-124

De fato, os motores radiais tinham grandes vantagens, como sua excelente relação peso-potência e sua confiabilidade em serviço. Por outro lado, tinham como desvantagens óbvias sua grande área frontal e o grande consumo de óleo lubrificante.

Motores do Boeing KC-97

A grande maioria dos motores radiais em uso pelos americanos no final da Guerra eram configurados em uma estrela de 9 cilindros ou duas estrelas de 7 ou 9 cilindros cada, para compor motores de 14 e 18 cilindros. Embora a tecnologia oferecesse alguns novos avanços, a maneira mais óbvia de aumentar a potência do motor seria aumentar sua cilindrada.

O aumento da cilindrada dos motores de aeronaves não podia ser ilimitado, pois um dos efeitos disso era o aumento da área frontal dos motores radiais. Os fabricantes de motores eram criativos, e ofereceram várias opções, que geralmente tinham um dos desses "defeitos", na ótica dos americanos: ou eram resfriados a líquido, ou eram sujeitos ao superaquecimento. Como já foi dito, os americanos tinham preferência pelos motores resfriados a ar.

A Pratt & Whitney, um dos maiores fornecedores de motores radiais, concebeu um novo modelo de motor radial, com 4 estrelas de 7 cilindros cada uma, perfazendo um total de 28 cilindros. Isso resolvia o problema da área frontal, mas criava outro: como refrigerar adequadamente os cilindros das estrelas traseiras?

Os engenheiros adotaram uma solução engenhosa para o problema da refrigeração: os cilindros de trás eram ligeiramente defasados em relação aos da frente, criando espaços de circulação de ar entre os cilindros de formato semi-helicoidal, o que possibilitava a refrigeração dos cilindros traseiros sem maior dificuldade.

Motor em corte, para demonstração

Obviamente, outros problemas teriam que ser resolvidos, como o sistema de ignição para os 28 cilindros e o sistema de alimentação.

O motor resultante demonstrou ser extremamente compacto para uma cilindrada tão grande, 4.362 polegadas cúbicas, ou 71,5 litros. Outra vantagem do novo motor era a sua excelente relação peso-potência, potencialmente melhor que a do excelente motor P & W R2800, até então o melhor motor radial usado em aviões de caça, e que equipava os Republic Thunderbolt e os Vought Corsair, entre outros aviões de primeira linha.

Mecânico inspecionando um R4360, o que dá idéia do tamanho do motor

O motor foi designado R4360 Wasp Major, e seus modelos iniciais produziram cerca de 3.000 HP nas bancadas de teste, com potencial para desenvolver até 3.500 Hp nos modelos de produção.

O novo motor interessou de imediato tanto os militares quanto os fabricantes de aeronaves. Na época, a Boeing produzia o mais poderoso e sofisticado bombardeiro de seu tempo, o B-29. O B-29 era um excelente avião, mas seus motores Wright R3350 deixavam muito a desejar quanto à sua confiabilidade. De fato, incêndios nesses motores destruíram o segundo protótipo do B-29 e mataram toda a sua tripulação. Durante a Guerra, os motores Wright destruíram mais B-29 que os inimigos japoneses.

Outro problema se demonstrava urgente: os B-29 podiam levar bombas nucleares, mas tais bombas tornavam-se cada vez mais pesadas e precisavam ser levadas cada vez mais longe, e um novo bombardeiro, mais potente e de maior capacidade tornava-se altamente necessário.

Corte esquemático do R4360

De fato, tão logo terminou a Segunda Guerra Mundial, em setembro de 1945, a Boeing encerrou a fabricação do B-29 e começou a desenvolver um modelo parecido, mas equipado com os novos motores R4360, designado inicialmente B-29D, mas depois redesignado Boeing B-50.

Boeing B-50

A Consolidated-Vultee (Convair) também desenhou um bombardeiro estratégico de grande alcance, com capacidade nuclear, o B-36 Peacemaker, que seria equipado com seis motores R4360.

Convair B-36 Peacemaker

Tanto o Boeing B-50 quanto o Convair B-36 constituíram a espinha dorsal da força de bombardeiros nucleares americanos durante a primeira fase da Guerra Fria, até serem substituídos pelos bombardeiros a jato Boeing B-47 Stratojet e B-52 Stratofortress.

Hughes H-4 Hercules, com 8 motores R4360

Embora alguns modelos de aeronaves de caça, como os Vought 2FG Super Corsair, chegassem a ser equipados com o R4360, o desenvolvimento dos motores a jato e o fim da Guerra impediu um uso mais intenso desses motores em caças.

Tecnicamente, o motor R4360 não apresentava grandes evoluções sobre os motores anteriores, exceção feita à disposição inédita de 4 estrelas e à enorme cilindrada. A alimentação de combustível era por carburador de injeção por pressão Bendix-Stromberg, de corpo quádruplo, e um supercharger entre o carburador e os cilindros, que além de aumentar a pressão de admissão, tinha a função de permitir uma mistura de combustível mais homogênea para todos os cilindros.

O sistema de ignição apresentava mais novidades, pois empregava 4 magnetos do tipo de baixa tensão, duplos. e uma bobina individual de alta tensão para cada uma das 56 velas de ignição.

Para absorver tamanha potência, hélices enormes tiveram que ser desenvolvidas, criando um novo problema: a velocidade de rotação das mesmas deveria ser baixa, para que as pontas das pás não chegasse à velocidades supersônicas. Para solucionar isso, uma caixa de redução de engrenagens planetárias reduzia a velocidade de 2700 RPM máximas do motor para apenas 1000 RPM da hélice, uma relação de 0,375:1.

Motor R4360 parcialmente desmontado, em museu

Os cilindros do Wasp Major eram totalmente convencionais, de 2 válvulas por cilindro, 5,75 polegadas de diâmetro por 6 polegadas de curso. A válvula de escapamento era feita de uma liga niquel-cromo denomina Inconel-M, altamente resistente ao calor. A taxa de compressão era de 6,7:1. Todos os cilindros eram intercambiáveis entre si, e eram, praticamente iguais aos cilindros utilizados no motor R2800 Double-Wasp.

cilindro do R4360

O eixo de manivelas era, obviamente, longo para um motor radial. Construído em aço forjado de alta qualidade, tinha 4 moentes e era apoiado em 5 mancais por rolamentos sólidos de aço revestidos de chumbo-prata.

Motor R4360 em corte

O eixo da hélice era apoiado em um grande rolamento sólido de bronze-chumbo para suportar as cargas radiais e um rolamento de encosto de esferas para suportar a carga de tração da hélice.

Seções do cárter e eixo de manivelas

O cárter era constituído de 10 seções, sendo as 5 seções de potência construídas em alumínio forjado e as seções dianteiras (2) e traseiras (3) construídas em liga de magnésio. Os cilindros eram fixados por parafusos passantes. A seção dianteira alojava as engrenagens de redução e o governador da hélice.

Era comum o uso de sistemas de injeção de água na decolagem, assim como em outros motores contemporâneos.

O motor tinha 2,451 metros de comprimento, sem a hélice, 1,397 metro de diâmetro e 1,35 metro quadrado de área frontal. Pesava, conforme o modelo, de 1,579 a 1.755 Kg.

Esquema do motor R4360-51VDT

O modelo mais potente produzido do Wasp Major foi o R4360-51VDT (Variable Discharge Turbine), equipado com carburador Bendix-Stromberg PR-100E2 e dois enormes turbocompressores General Eletric CHM-2. Tal motor foi construído para o Convair B-36C, mas foi instalado no YB-50C. Foi, provavelmente, o mais potente motor aeronáutico a pistão a voar, com seus 4.300 HP. O escapamento dos turbocompressores fornecia empuxo adicional.

MOtor R4360-51VDT

A despeito de ter sido projetado para uso militar, o R4360 foi utilizado em uma aeronave comercial, o Boeing 377 Stratocruiser. Esse avião era a versão civil de um transporte militar, o C-97, que por sua vez era derivado do B-29 e do B-50, com uma fuselagem de seção dupla, em formato de "8".

Boeing KC-97 Stratotanker

No uso civil, embora fosse confiável em voo, o motor deixava a desejar na questão da manutenção. Uma partida mal executada podia sujar as velas, e como havia 56 velas, o trabalho de limpeza ou substituição das mesmas podia demorar horas. A revisão geral do motor também era muito dispendiosa, e como o TBO (Time Between Overhaul) era, como a maioria dos motores da época, de apenas 600 horas, o custo operacional do Stratocruiser era alto demais. O avião não foi bem sucedido, e foi prejudicado por várias panes no grupo motopropulsor, se bem que várias dessas panes foram da hélice, não do motor.

Boeing 377 Stratocruiser

No uso militar, nos Estados Unidos, o motor permaneceu em uso até a retirada de serviço dos Boeing KC-97 Stratotanker, aviões-tanques, em 1970. Outras aeronaves que usavam o R4360, como os Fairchild C-119 e C-97 Stratofreigthers permaneceram em uso militar em outros países, ou mesmo civil (conversão de aviões militares), por muito mais tempo. Uma aeronave Vought 2FG Super Corsair, o "Race 74", matriculado NX5577N e operado como avião de corrida, voou com um motor R4360 em 18 de julho de 2011, mas teve dificuldades e aguarda resoluçao dos problemas com o motor para voltar ao voo. Outros motores podem ainda estar em uso até hoje.

Vought 2FG Super Corsair NX7755N

A Pratt & Whitney produziu um motor de 14 cilindros derivado do R4360, que era, essencialmente, um motor Wasp Major "cortado ao meio". Tal motor, designado R2180 Twin Wasp E, tinha 1.500 HP na decolagem e só foi usado em um modelo de avião, o SAAB Scandia, dos quais apenas 18 exemplares foram produzidos. O último sobrevivente desse avião está no Brasil, em Bebedouro/SP, e foi operado pela Vasp, assim como todos os outros.

Motor R2180E, um R4360 "cortado ao meio"

O motor Pratt & Whitney R4360 Wasp Major permaneceu em produção por quase 12 anos, entre 1944 e 1955, e 18.607 exemplares foram produzidos, sendo um dos últimos tipos de motores a pistão de grande potência a ser produzido, e um dos mais bem sucedidos.

Projeto Excelsior: os saltos de paraquedas mais altos da história

Durante a década de 1950, as aeronaves militares a jato estavam alcançando altitudes inimagináveis até pouco tempo antes. Em maio de 1958, por exemplo, um XF-104 pilotado pelo Major Howard C. Johnson alcançou 91.243 pés acima da Base Aérea de Edwards, e tal recorde não durou nem dois anos.

Isso preocupou a USAF - United States Air Force. Se um piloto tivesse problemas ou fosse abatido a essas atitudes extremas, poderia ejetar com segurança e salvar-se?

O momento do salto

Buscando uma resposta para essa questão, a USAF realizou vários testes com bonecos de teste lançados de grande altitude em queda livre e verificou que o corpo tendia a entrar em parafuso chato na atmosfera rarefeita, e que girava a até 200 rotações por minuto, sem controle possível. Devido à força centrífuga gerada, isso seria potencialmente fatal para os pilotos ejetados.

A USAF então iniciou, em 1958, o Projeto Excelsior, cujo objetivo era criar um sistema que estabilizasse o corpo em queda livre de grande altitude e possibilitasse uma descida segura e controlada, ainda que o piloto, eventualmente, estivesse desacordado.

Paraquedas de duplo estágio, com drogue

Várias idéias foram levantadas, e a mais promissora foi a do técnico Francis Beaupre, da Base Aérea de Wright-Patterson, em Dayton, Ohio, que propôs um sistema de paraquedas de dois estágios.

A proposta de Beaupre era utilizar dois paraquedas. Um, menor, chamado de "drogue", estabilizaria a queda livre até chegar em uma altitude menor, quando o paraquedas principal seria acionado. O drogue teria 6 pés de diâmetro, e o principal teria 28 pés. O sistema incluia ainda sensores de altitude e temporizadores, que acionariam os dois paraquedas nas altitudes corretas, mesmo se o piloto estivesse incapacitado.

Capitão Joseph W Kittinger II - 1960

Para realizar os testes tripulados, foi selecionado o Capitão Joseph W. Kittinger II, então com 31 anos de idade. Kittinger já era experiente em missões de granda altitude, pois participara do Projeto Manhigh, no qual bateu um recorde de altitude de 96.760 pés em um balão, no ano de 1957.

Balão Excelsior III

O pessoal da USAF em Wright-Patterson, na época uma das mais importantes instalações de pesquisas aeronáuticas militares, construiu um enorme balão de hélio, com 61 metros de altura, inflado, e capacidade para 85.000 metros cúbicos de gás. Era, todavia, uma máquina bem simples, com uma pequena gôndola aberta e não pressurizada.

Kittinger prestes a embarcar

Para suportar o ambiente de baixa pressão atmosférica, a USAF construiu um traje de pressão para Kittinger, rigorosamente sob medida. Tal traje continha várias camadas de isolamento térmico para proteger Kittinger das temperaturas extremamente baixas da estratosfera e o sistema de paraquedas, além de um limitado estoque de oxigênio suficiente apenas para o salto e uma margem de segurança. Durante a subida, o oxigênio era suprido por cilindros maiores instalados na gôndola. O traje completo e o sistema de paraquedas praticamente duplicaram o peso de Kittinger.

Kittinger e a gondola do balão. Na placa está escrito: The Highest Step in the World

O primeiro voo, denominado Excelsior I, foi lançado no dia 16 de novembro de 1959, do deserto do Novo México. Kittinger saltou de uma altitude de 76.400 pés, mas por pouco a façanha não se converteu em um desastre. O drogue abriu muito cedo e enrolou-se no pescoço de Kittinger, que entrou no temível parafuso chato. Ao girar sem controle a 120 rpm, Kittinger foi submetido pela força centrífuga a esforços de até 22 G, um recorde para a época para um ser humano, mas foi salvo pela abertura automática do paraquedas principal, a despeito de estar desacordado.

Kittinger não teve sequelas do incidente, e três semanas depois, em 11 de dezembro de 1959, executou o voo Excelsior II. Saltou de 74.700 pés e mergulhou em queda livre por 55 mil pés antes de abrir manualmente o paraquedas principal. Foi um teste muito bem sucedido, que encorajou a USAF e o piloto a executar um salto muito mais alto, até onde o balão pudesse atingir.

O voo Excelsior III tardou um pouco, e foi executado somente em 16 de agosto de 1960. O enorme balão foi liberado e levou uma hora e 31 minutos para subir, estabilizando sozinho finalmente em 102.800 pés. Por mais 12 minutos, Kittinger permaneceu no balão até estar aproximadamente sobre a área de salto.

Balão Excelsior III

O voo teve um incidente importante. A vedação na luva direita falhou, o que provocou um grande inchaço devido ao ar rarefeito e uma dor quase insuportável. Kittinger, no entanto, omitiu tal ocorrência ao pessoal de terra, pois isso iria fatalmente abortar a missão. Suportou a dor como pode e ainda pode apreciar, com prazer, uma cena impressionante: a curvatura da Terra era claramente perceptível, e o céu acima dele já não era azul, era negro, e as estrelas eram visíveis, a despeito de ser 7 horas da manhã de um dia claro de verão.

Concepção artística do salto Excelsior III

Finalmente, após armar uma câmara fotográfica automática na gôndola, Kittinger saltou. Sua impressão inicial foi a de que o balão disparava para o alto, não parecia estar caindo, pois quase não havia vento, tão rarefeita era a atmosfera. Com pouco atrito com o ar, logo atingiu uma velocidade impressionante. Chegou a atingir 988 Km/h, mesmo com o drogue aberto (abriu a 96 mil pés), uma razão de descida impressionante de 54 mil pés por minuto.

Queda livre a 100 mil pés

Durante a descida, Kittinger estava exposto a temperaturas tão baixas quanto 70 graus Celsius negativos. Logo, teria alcançado Mach 0,95, pouco abaixo da velocidade do som nessa temperatura. A queda livre foi executada em uma posição "cadeira de balanço", olhando para cima, e não na posição usual dos paraquedistas civis, olhando para baixo, devido ao fato de que seu centro de gravidade estava nas costas.

Resgate de Kittinger no deserto do Novo México

O salto de Joseph Kittinger bateu todos os recordes de altitude de salto em paraquedas e velocidade atingida por um ser humano na atmosfera, além de duração para uma queda establizada por drogue (4 minutos). Tais recordes permanecem até hoje, apesar de mais de 50 anos terem se passado.

Kittinger foi agraciado com o Troféu Harmon pelo Presidente Eisenhower, além de um cluster (folha de carvalho dourada) na sua medalha DFC - Distinguished Flying Cross, que ganhou no Projeto Manhigh.

Durante sua carreira na USAF como piloto de testes e de combate, Kittinger chegou a ser abatido no Vietnan e passar 11 meses como prisioneiro de guerra, em 1972. Reformou-se em 1978, no posto de Coronel. Até hoje, no entanto, está envolvido com a aviação e com os balões e, aos 83 anos de idade, está orientando o paraquedista Felix Baumgartner a realizar um salto de 120 mil pés, no qual ele pretende também ultrapassar a velocidade do som.

Gondola do Excelsior, exposta no Museu da USAF, em Wright-Patterson

Os paraquedas de duplo estágio Beaupre, com drogue, são utilizados até hoje, inclusive por civis, nos saltos duplos, com dois paraquedistas no mesmo equipamento.