Um novo estudo aponta que o veículo de lançamento de carga pesada "Starship" que está sendo testado pela SpaceX deverá desempenhar um papel fundamental na capacidade de transporte, reabastecimento orbital e atuar como um corpo de proteção do freio a ar, acelerando assim significativamente o progresso da missão de exploração planejada da NASA, Urano.

Urano e outro "gigante de gelo" há muito são considerados um dos mais dignos de estudo aprofundado do sistema solar. O relatório de planejamento científico planetário de 10 anos divulgado pela Academia Nacional de Ciências em 2022 listou o "Uranus Orbiter and Probe" (UOP) como a principal prioridade para missões emblemáticas. No entanto, o plano detalhado para a janela de lançamento na década de 2030 ainda não foi totalmente finalizado, deixando espaço para a “intervenção” de uma nova geração de tecnologia de lançamento.

Atualmente, a exploração de Urano de perto pelos humanos ainda é extremamente limitada. A última visita foi um sobrevôo da Voyager 2 há quase 40 anos, durante o qual ela não entrou em órbita. Urano e Netuno são os únicos planetas do sistema solar que nunca receberam uma espaçonave de longo prazo. Eles contêm muitas incógnitas em termos de formação planetária, estrutura interna, características do campo magnético e sistemas de satélites. O próprio Urano está deitado de lado e girando, e o eixo do campo magnético está inclinado e desviado do centro do planeta. Também pode haver oceanos subterrâneos cobertos por camadas de gelo em seu grupo de satélites. Ao mesmo tempo, planetas semelhantes em tamanho e composição a Urano tornaram-se os alvos mais comuns nas atuais pesquisas de exoplanetas. A investigação sistemática de Urano é considerada uma "amostra" importante para a compreensão do sistema exoplanetário semelhante à Terra.

A maior dificuldade no planejamento da missão Urano é a pressão de tempo e custo trazida pela distância. A distância média de Urano ao Sol é cerca de 19 vezes a da Terra. A Voyager 2 levou mais de 9 anos e meio para chegar a Urano naquele ano. De acordo com estimativas de missões anteriores na fase de planejamento de dez anos, mesmo que dependa do Falcon Heavy e de múltiplos impulsos gravitacionais planetários, o tempo de voo ainda pode exceder 13 anos. Isso significa que o detector precisa manter a operação e o suporte terrestre por um longo período enquanto atravessa o espaço profundo. As equipas técnicas e de financiamento estão sempre “online” há mais de dez anos, o que constitui um desafio para a gestão e o orçamento.

Neste contexto, considera-se que o surgimento de naves estelares é possível para “remodelar” a arquitetura da missão. Após vários voos de teste e melhorias, a Starship alcançou recentemente um teste mais bem-sucedido. Se o progresso do acompanhamento ocorrer sem problemas, espera-se que tenha a capacidade de lançar missões regulares até o final desta década, tornando-se assim uma das plataformas de lançamento candidatas da UOP. Num artigo submetido à Conferência Aeroespacial IEEE, a equipa de investigação analisou que, além de ter uma capacidade de carga mais forte, a nave estelar também tem duas características que são particularmente importantes para a missão de Urano: uma é a capacidade de reabastecimento orbital, e a outra é o potencial para servir como escudo térmico de reentrada e travão aerodinâmico. O sistema da nave estelar foi projetado tendo em mente o reabastecimento orbital, de modo que não seja necessário enviar todo o propulsor do solo para o espaço de uma só vez. Em teoria, pode enviar sondas às profundezas do sistema solar exterior de forma mais rápida e eficiente.

O artigo explora ainda mais a ideia de uma nave estelar participando diretamente do processo de inserção na órbita de Urano. Os pesquisadores acreditam que, graças ao projeto de proteção térmica da nave para os ambientes de reentrada da Terra e de Marte, ela tem a oportunidade de servir como um “corpo protetor” para a frenagem atmosférica de Urano após modificações moderadas. Neste plano, a nave não se separará da sonda após completar a mudança de órbita. Em vez disso, voará para Urano com UOP e usará seu próprio sistema de proteção térmica para atuar como um grande “freio de ar” para ajudar a sonda a reduzir efetivamente sua velocidade e conseguir uma parada ao passar pela atmosfera superior de Urano. Cálculos de modelo mostram que se o reabastecimento em órbita for combinado com os freios a ar da nave estelar, espera-se que o tempo de voo até Urano seja reduzido de cerca de 13 anos para cerca de 6 anos e meio, e não dependerá mais da assistência gravitacional de outros planetas durante o voo. Mesmo tendo em conta o aumento dos custos de desenvolvimento e lançamento de ter uma nave estelar “acompanhando-a”, o custo operacional total da missão ainda pode ser significativamente reduzido em comparação com o plano actual porque o tempo de voo é reduzido para metade.

No entanto, ainda existem muitas incertezas na passagem das ideias do artigo para as tarefas reais. A UOP ainda está longe de estabelecer oficialmente o projeto, e a maturidade tecnológica das naves estelares que realizam freios a ar complexos nas condições atmosféricas de Urano está longe de atingir o estágio de viabilidade de engenharia. Embora a missão seja classificada como a "prioridade número um" no plano decenal, ainda não está claro se poderá receber aprovação de financiamento conforme programado, no meio de contínuas pressões orçamentais e turbulências internas dentro da agência. Uma vez perdida a principal janela de lançamento da década de 2030, o próximo momento de lançamento relativamente ideal será adiado para meados da década de 2040, quando o intervalo de tempo desde o sobrevoo da Voyager 2 até à próxima inspeção minuciosa será de cerca de 70 anos. O artigo conclui afirmando que, independentemente de uma nave estelar ser ou não adoptada, o apoio à missão emblemática de Urano deve tornar-se um consenso entre a comunidade científica planetária global e as instituições relevantes, de modo a não perder uma oportunidade valiosa para compreender profundamente este “mundo negligenciado”.