Resumo:
Esta manhã, a SpaceX mais uma vez encenou uma cena digna de um filme de ficção científica. Após mais de 22 horas de voo espacial e 14 órbitas ao redor da Terra, uma espaçonave gigante com cerca de 52 metros de altura reentrou na atmosfera e voou de volta para a Base Estelar no Texas, EUA. Não muito longe do solo, a nave reacendeu o motor, completou o giro final e a desaceleração e entrou com precisão entre os dois enormes braços mecânicos da torre de lançamento. Então, o motor foi desligado e o braço robótico pegou a espaçonave com firmeza.
Esta é a primeira vez que humanos usam com sucesso um braço robótico de torre de lançamento para capturar uma nave estelar que retorna da órbita da Terra. Isso também significa que a SpaceX está um grande passo mais perto de um sistema de transporte orbital totalmente reutilizável.
Antes do lançamento, Musk disse no X que a SpaceX tentará capturar o propulsor superpesado e o estágio superior da nave ao mesmo tempo. Se ambos forem bem-sucedidos, isso significaria o primeiro retorno completo de todos os principais segmentos de voo de um foguete orbital à Terra.
Ele chamou isso de "o avanço fundamental necessário para tornar a vida uma espécie multiplanetária".
No entanto, a SpaceX não alcançou a esperada “recuperação dupla” desta vez. O booster Super Heavy sofreu uma anormalidade durante seu retorno e acabou caindo no Golfo do México. O que realmente fez história foi o estágio superior da nave.
Retornando do espaço e sendo pego por "pauzinhos"
Quão difícil é?
Ao longo da última década, a SpaceX provou através do Falcon 9 que os foguetes não podem ser usados apenas uma vez.
Após o lançamento, o propulsor de primeiro estágio do Falcon 9 pode reacender, desacelerar e pousar verticalmente, e então retomar sua missão após inspeção e reforma. Esta tecnologia altera significativamente a estrutura de custos dos voos espaciais comerciais.
Mas o Falcon 9 sempre tem uma limitação: seu foguete de segundo estágio não pode ser recuperado.
A nave da SpaceX espera estender essa capacidade de reutilização a todo o sistema de lançamento.
O sistema completo da nave tem cerca de 124 metros de altura e consiste em um propulsor superpesado equipado com 33 motores Raptor abaixo e uma nave espacial acima.
De acordo com o projeto, o propulsor superpesado é responsável por enviar a nave ao espaço e depois retornar ao local de lançamento; a nave continua a acelerar em órbita, implantar satélites ou realizar outras tarefas e, finalmente, retornar à Terra.
Ambas as partes podem ser reaproveitadas, permitindo que o transporte espacial se aproxime gradativamente do modo de operação da aviação civil.
Mas a dificuldade é que devolver uma espaçonave do espaço é muito mais complicado do que recuperar um propulsor do primeiro estágio.
O booster do primeiro estágio se separou a uma velocidade relativamente baixa e passou por um processo de retorno relativamente curto. A nave que entra na órbita baixa da Terra voa a uma velocidade de cerca de 7,8 quilômetros por segundo. Para permitir que tal gigante retorne com segurança, uma série de problemas como reentrada em alta velocidade, proteção térmica, controle de atitude e pouso preciso devem ser resolvidos ao mesmo tempo.
O mais difícil é a proteção térmica.
Quando a nave reentra na atmosfera em velocidade orbital, o ar à frente é violentamente comprimido, formando um fluxo de ar de temperatura extremamente alta. A espaçonave depende de milhares de placas de isolamento que cobrem o lado de barlavento para proteger o corpo do foguete de aço inoxidável contra danos causados por altas temperaturas.
Essas placas de isolamento não devem apenas suportar as vibrações severas durante o lançamento, mas também experimentar o ambiente espacial e a reentrada em alta velocidade, e devem permanecer tão intactas quanto possível.
Em voos de teste anteriores, a SpaceX testou a confiabilidade das placas de isolamento e até tomou a iniciativa de remover algumas placas para observar o desempenho de áreas locais sob temperaturas extremamente altas.
Para este 15º voo de teste, a SpaceX melhorou ainda mais o método de fixação das placas de isolamento e adotou um novo design de placas de isolamento curvadas na tentativa de reduzir o aquecimento local entre os espaços entre as placas.
Curiosamente, a Starship também implantou 26 satélites Starlink V3 desta vez, alguns dos quais estão equipados com câmeras especiais para verificar o status do escudo térmico da Starship do lado de fora.
Em outras palavras, os satélites enviados ao espaço pela nave devem, por sua vez, ajudar a verificar se a espaçonave pode retornar com segurança.
Depois de sobreviver à fase de reentrada mais perigosa, outra operação extrema acaba de começar.
A nave estelar nem sempre pousa com a cauda apontada para baixo como um foguete tradicional. Ele primeiro descerá em uma atitude aproximadamente com a barriga voltada para o vento, usando seu enorme casco para aumentar a resistência do ar, e ao mesmo tempo ajustará sua atitude de vôo e trajetória através de quatro flaps dianteiros e traseiros.
Esse estilo é chamado de Belly Flop.
Quando a espaçonave se aproxima do solo, o motor Raptor é reiniciado e o impulso é usado para virar rapidamente o corpo da nave para uma atitude vertical. Em seguida, ajusta continuamente o impulso e a posição e, finalmente, entra entre os dois braços robóticos da torre de lançamento.
Este é o "foguete com pauzinhos" familiar ao mundo exterior.
Parece uma acrobacia difícil, mas nos bastidores envolve o trabalho coordenado de vários sistemas, como controle de impulso do motor, navegação e posicionamento, ajuste de atitude e controle do braço robótico.
Por que você precisa adotar essa abordagem aparentemente arriscada? As razões são peso e eficiência.
As pernas de pouso tradicionais aumentarão a massa estrutural do próprio foguete e afetarão a capacidade de carga. Permitir que torres de lançamento terrestres realizem tarefas de apoio e captura pode reduzir as estruturas adicionais que a espaçonave precisa transportar.
O que é mais importante é que a espaçonave possa retornar diretamente à torre de lançamento, eliminando potencialmente a necessidade de etapas tediosas como recuperação, transporte e realocação no mar.
É claro que isso também torna o processo de reciclagem mais perigoso. Uma vez que a nave espacial se desvie significativamente nos últimos segundos, não só a nave espacial pode ser perdida, mas a dispendiosa torre de lançamento também pode ser danificada.
Portanto, a SpaceX configurou vários nós de verificação de status para esta missão e reservou um plano de backup marítimo. Somente se a espaçonave e as instalações terrestres atenderem às condições é que a captura do braço robótico continuará.
No final, a nave completou com sucesso todo o processo, desde o voo orbital, a reentrada atmosférica até a captura da torre de lançamento.
Anteriormente, a SpaceX conseguiu capturar o braço robótico do booster Super Heavy muitas vezes, mas o estágio superior retornando da órbita não foi realmente capturado até esse momento.
Reutilização completa à distância
Ainda existem alguns níveis finais
Vale ressaltar que durante o mesmo lançamento, o booster superpesado sofreu uma falha de recuperação.
Cerca de 6 minutos após o lançamento, o booster apresentou uma anormalidade durante seu retorno e não conseguiu atender às condições para retornar à torre de lançamento. O sistema de controle de voo cancelou a captura e permitiu que voasse para uma área predefinida no Golfo do México.
Almíscar explicado em
Ele propôs duas direções possíveis para melhoria: melhorar o desempenho e a consistência do motor Raptor e ajustar o tempo de desligamento do motor para reter mais propelente de retorno. Porém, a causa final ainda requer uma análise completa dos dados de telemetria.
Isso também expõe um desafio central da reutilização completa: o foguete deve maximizar a eficiência de transporte enquanto deixa propulsor suficiente para retorno.
Deixar mais propelente significa que a carga útil pode ser reduzida; deixar muito pouco propelente pode fazer com que o motor perca sua capacidade de recuperação devido a flutuações no desempenho do motor.
Mas, em comparação, a tecnologia verificada pela classe alta da nave estelar desta vez é mais inovadora.
Anteriormente, a SpaceX provou que o primeiro estágio do foguete pode ser reutilizado. O verdadeiro problema que precisa ser superado é permitir que o estágio superior retorne intacto após completar a missão orbital.
É claro que a reciclagem bem-sucedida e a reutilização completa ainda são dois conceitos diferentes.
Em seguida, a SpaceX ainda precisa provar que: a nave recuperada pode voar novamente, as placas de isolamento podem suportar múltiplas reentradas de alta temperatura, o motor e o sistema de controle de voo têm confiabilidade alta o suficiente e o processo de inspeção, reforma e reabastecimento de propulsor é suficientemente eficiente.
Caso contrário, mesmo que possa ser recuperado sempre com sucesso, se o custo de manutenção ainda for alto e o período de preparação ainda for longo, será difícil para a nave estelar realmente alcançar a operação de alta frequência.
Reciclagem de naves estelares
Não foram apenas os lançamentos espaciais que mudaram
A SpaceX tem tentado mudar uma lógica básica da indústria aeroespacial: se uma aeronave tiver que ser sucateada toda vez que voa, quão caro será o transporte aéreo hoje?
Os Rockets enfrentam problemas semelhantes há muito tempo.
O Falcon 9 transformou a economia dos voos espaciais comerciais através da reutilização de primeiro nível. A Starship espera dar um passo além e tornar todo o sistema de entrega reutilizável.
Se as futuras naves estelares puderem concluir a inspeção, o reabastecimento e o relançamento em um período de tempo mais curto, os custos de fabricação de foguetes poderão ser distribuídos por mais tarefas, e também se espera que o custo de um único transporte orbital seja ainda mais reduzido.
O benefício mais direto pode ser a rede Starlink da própria SpaceX.
Além de completar a recuperação, este voo de teste também implantou com sucesso 26 satélites Starlink V3. De acordo com dados divulgados pela SpaceX, a capacidade de rede fornecida por esses satélites é aproximadamente equivalente às 10 missões de lançamento do satélite Starlink V2 Mini do Falcon 9.
Quando as naves estelares alcançarem operações de alta frequência no futuro, a SpaceX será capaz de colocar em órbita satélites de maior escala e de maior desempenho com custos de transporte mais baixos.
Além do Starlink, conceitos como data centers espaciais, infraestrutura orbital em grande escala e transporte espacial profundo também exigem fortes capacidades de transporte de baixo custo.
Os outros objetivos são a Lua e Marte.
A NASA selecionou a Starship como uma das soluções de sistema de pouso lunar tripulado para o programa Artemis. Mas antes de realmente realizar a missão de pouso na Lua, a SpaceX também deve resolver problemas técnicos, como transferência de propelente em órbita, armazenamento criogênico em grande escala de propulsor e voo no espaço profundo.
Isso significa que a nave foi pega por um braço robótico pela primeira vez, o que está longe do fim.
Desde o primeiro voo de teste geral em 2023, passando pela primeira captura do propulsor superpesado em 2024, até a retirada bem-sucedida da nave que retorna da órbita hoje, a SpaceX está gradualmente transformando essas ideias de engenharia aparentemente malucas em realidade.
Mas para o futuro que Musk espera, o verdadeiro divisor de águas ainda pode estar por vir.
Quando a mesma nave consegue voar para o espaço pela segunda, terceira ou até mais vezes, e quando a recuperação de foguetes não é mais uma notícia global de ciência e tecnologia, mas se torna uma operação diária de lançamentos espaciais, a SpaceX está realmente perto do futuro que deseja alcançar.
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