SpaceX e a Nova Fase de Foguetes Reutilizáveis

Era domingo, 17/01/2016, quando o foguete Falcon 9 da empresa privada americana SpaceX teve um pouso mal-sucedido numa plataforma flutuante (balsa).

Após lançar o satélite Jason-3 em baixa órbita (entre 160 km e 2000 km acima da superfície terrestre) com sucesso, o veículo seguiu em retorno à Terra em direção ao Oceano Pacífico. Após pousar na balsa, uma das quatro pernas de aterrisagem não sustentou o Falcon 9 e ele acabou tombando e explodindo.

Toda essa história de foguete pousando (ainda mais em uma balsa) pode parecer estranha, mas quando entendemos o motivo, faz todo o sentido.

A empresa SpaceX

A SpaceX foi fundada em 2002 pelo empreendedor Elon Musk, bilionário envolvido com outros empreendimentos inovadores como a fábrica de carros elétricos Tesla. Possui mais de 4.000 funcionários e seus lançamentos incluem satélites comerciais e missões da NASA.

A missão da empresa está estampada no site oficial e é bastante ambiciosa:

Revolucionar a tecnologia espacial e possibilitar que as pessoas vivam em outros planetas.

Ambiciosa mas não impossível. E sem dúvida a SpaceX está no caminho, a começar por tornar as viagens espaciais mais baratas com a reutilização de foguetes.

Por que pousar foguetes de volta?

O comum era que os foguetes ou acabassem inutilizados ou destruídos após decolarem e cumprirem sua função.

Isso fazia o custo das viagens espaciais ser ainda mais alto, afinal, era preciso construir um novo foguete a cada lançamento.

É aí que entra a reutilização desses veículos.

Em 2013 a SpaceX testou o primeiro pouso controlado do Falcon 9, com aterrisagem suave (soft-landing) na água do mar mesmo.

Quando digo Falcon 9, me refiro ao modelo de foguete construído pela SpaceX.

Fizeram mais três testes de pouso no mar em 2014, dessa vez com as pernas de sustentação, ativadas no momento do pouso.

E em 2015, começaram as tentativas de pousar o Falcon 9 para valer, seja em plataformas flutuantes ou em terra.

10/01/2015 → O Falcon 9 foi lançado com a cápsula Dragon carregada de mantimentos para a Estação Espacial Internacional. A Dragon chegou ao destino, mas o foguete fez um pouso brusco sobre a balsa e explodiu.

14/04/2015 → A SpaceX teve mais uma missão de levar mantimentos à Estação Espacial Internacional. Aproveitaram para mais uma tentativa de pouso do Falcon 9. Sucesso com a “entrega” da Dragon. Porém, o foguete estava com uma velocidade lateral muito elevada durante o pouso na balsa e acabou explodindo.

21/12/2015 → Dia histórico. Após o lançamento bem-sucedido de um satélite de telecomunicações, o Falcon 9 faria uma terceira tentativa de pouso, sendo que pela primeira vez em terra. O pouso foi um sucesso! E por ser o primeiro pouso com êxito, há um valor emocional nesse foguete. A empresa decidiu mantê-lo guardado em vez de reutilizá-lo.

17/01/2016 → Por pouco o pouso na balsa não deu certo.

04/03/2016 → Mais uma falha e o Falcon 9 pousou com muita força.

08/04/2016 → Sucesso! Um dia histórico e, diga-se de passagem, uma bela imagem aérea.

Valores

O lançamento de um foguete da NASA sai por pelo menos 450 milhões de dólares.

O custo de um Falcon 9 novinho fica em torno de 60 milhões de dólares e para abastecer o veículo são necessários cerca de 200 mil dólares.

Para reutilizar um foguete, não basta abastecê-lo e ele estará pronto para decolar. É preciso inspecioná-lo e ajustar os equipamentos para que ele esteja preparado para voar novamente. Isso requer uma boa despesa, mas sem dúvida muito inferior ao custo de produzir um foguete do zero.

É melhor pousar no mar ou na terra?

Você deve estar se perguntando: por que pousar em uma plataforma flutuante se foi o pouso em terra o bem sucedido?

Pois é, acontece que para pousar em terra a SpaceX precisa de autorização da Administração Federal de Aviação (FAA – Federal Aviation Administration), instituição que regulamenta a aviação civil nos Estados Unidos.

E para conseguir essa autorização, a empresa precisa assegurar que trazer o foguete de volta para terra não vai causar danos a pessoas ou propriedades.

Para o lançamento do dia 17/01/2016, por exemplo, a licença não foi emitida a tempo e optaram pela aterrisagem na balsa.

Além disso, o pouso em plataforma flutuante representa uma economia de combustível.

A trajetória entre o lançamento do foguete e o seu retorno à superfície do nosso planeta é uma parábola. Devido à localização das duas bases de lançamento utilizadas até agora (Cabo Canaveral, na Flórida e Vandenberg, na Califórnia), essa parábola termina no mar.

A balsa pode ser posicionada justamente aonde o foguete vai retornar. O pouso em terra implicaria gastar mais combustível do Falcon 9 para voltar à plataforma no solo.

O futuro

Alguns anos depois da publicação deste post, assistir a pousos do Falcon 9 na balsa já virou algo trivial.

Desde então, já vimos a SpaceX lançar até um novo foguete: o Falcon Heavy. O vôo de teste ainda contou com a ousadia de enviar um carro elétrico ao espaço.

Resta aguardar pelas viagens tripuladas e, é claro, saber se a empresa de Elon Musk será a primeira a levar um ser humana a Marte.

Update – 24/01/2016

A SpaceX não é a única empresa privada a trabalhar com foguetes reutilizáveis.

A Blue Origin de Jeff Bezos (CEO da Amazon) vem fazendo testes com o foguete New Shepard.

No dia 23/11/2015, fez um pouso bem-sucedido em terra (veja acima).

Em 22/01/2016, repetiram o feito com o mesmo New Shepard usado em Novembro (veja acima).

Por impulso, podemos comparar as conquistas de pousos das duas empresas, mas devemos que lembrar que o Falcon 9 e o New Shepard têm propósitos diferentes.

Enquanto o New Shepard é pequeno e visa levar humanos ao espaço para uma visita de 4 minutos em gravidade zero, o Falcon 9 é maior e leva essencialmente carga.

O New Shepard atinge ~100 km acima da superfície antes de retornar enquanto o Falcon 9 atinge ~200 km.

E o retorno ao solo também é diferente para os dois. O Falcon 9 pode chegar à velocidade de ~2.380 m/s e o New Shepard a ~1.020 m/s.

Lembrando que o Falcon 9 descreve uma trajetória parabólica e precisa girar para voltar à posição vertical. O New Shepard praticamente se mantém na vertical durante toda a viagem.

Referências:

SpaceX’s next few rocket landing attempts will be at sea – The Verge
SpaceX rocket landing ‘close, but no cigar’ – The Verge
SpaceX’s reusable rockets will make space cheaper — but how much? – The Verge
About SpaceX – SpaceX
Why Blue Origin’s rocket landing shouldn’t be compared to SpaceX – The Verge

Thiago Xavier

Engenheiro de Computação e Informação trabalhando com Marketing Digital e editando o Blog da Ciência. Convicto do poder da divulgação científica como ferramenta para compartilhar conhecimento.