Os avanços tecnológicos vêm transformando a forma como os humanos exploram o espaço. Ao longo da história, os foguetes evoluíram e hoje são capazes de transportar astronautas e cargas, lançar satélites e viabilizar missões espaciais cada vez mais complexas. A World Space Week Association juntamente com a ONU definiu como tema da Semana Mundial do Espaço deste ano: “Revolução dos Foguetes”.
“Hoje, os foguetes modernos são complexos veículos impulsionados pela transição de combustíveis sólidos e líquidos, até o avanço da nanotecnologia e da engenharia moderna atual que rege toda a exploração espacial”, diz Emerson Perez, astrônomo e diretor do observatório de São Thomé das Letras.
História dos foguetes
Um dos principais marcos da história da exploração espacial ocorreu em 4 de outubro de 1957, quando a União Soviética lançou o Sputnik 1, o primeiro satélite artificial a orbitar a Terra. A conquista marcou o início da corrida espacial entre soviéticos e norte-americanos, que impulsionou o desenvolvimento de foguetes cada vez mais potentes e tecnologicamente avançados.
Nos Estados Unidos, essa evolução resultou na criação do Saturn V, veículo responsável por lançar as missões Apollo que levaram astronautas à Lua. Embora esses avanços tenham representado um salto na exploração espacial, eles foram possíveis graças a descobertas e experimentos realizados séculos antes.
A Nasa considera que um dos primeiros registros do uso de foguetes foi remonta a1232, na China. Segundo o astrônomo, durante uma guerra, os chineses usaram tubos de bambu como canhões primitivos para lançar mísseis e projéteis contra os inimigos: “Os de bambu com pólvora foram utilizados no desenvolvimento de armas de propulsão que conseguiam percorrer longas distâncias sozinhas, impulsionadas pela força do gás que escapava”, afirma.
Séculos depois, outro momento de destaque dessa trajetória foi o desenvolvimento do V-2 alemão durante a Segunda Guerra Mundial. Sob a liderança do engenheiro Wernher von Braun, o projeto contribuiu para o avanço dos foguetes de longo alcance e influenciou os programas espaciais desenvolvidos posteriormente pelos Estados Unidos e pela União Soviética.
Para Emerson, o V-2 representa um dos momentos mais decisivos dessa revolução. “Foi a partir desse foguete que se aprimorou a tecnologia envolvida para navegação a longa distância”, diz.
Foguetes reutilizáveis
O pouso do primeiro estágio do Falcon 9, da SpaceX, em dezembro de 2015, abriu a era da reutilização e ajudou a reduzir os custos das missões espaciais.
A recuperação de foguetes após o uso representa uma mudança significativa na engenharia espacial, com o potencial de reduzir despesas e aumentar a frequência de lançamentos.
Entretanto, a reutilização exige que os foguetes sejam recuperados e submetidos a procedimentos de manutenção e inspeção antes de novos voos. Segundo o astrônomo, um dos grandes desafios foi “poder controlar um veículo supersônico em queda livre para que pousasse suavemente na posição vertical em plataformas marítimas ou terrestres”.
Esse processo depende de sistemas que controlem a trajetória durante a descida e permitam que o veículo alcance uma área de pouso definida. Algoritmos de orientação em tempo real, aletas de direção e motores com capacidade de controle são os recursos que permitem ajustes durante o voo.
Conquistas tecnológicas
A evolução dos foguetes não se limita à recuperação dos estágios. Avanços nos materiais, nos sistemas de propulsão, nos processos de fabricação e no controle dos veículos também vêm alterando o desenvolvimento dos lançadores.
Segundo o professor Vanderlei Parro, do Instituto Mauá de Tecnologia, o desenvolvimento de materiais mais leves, motores mais eficientes e, “principalmente, a propulsão líquida criogênica”, foram fatores essenciais para aumentar o desempenho.
A impressão 3D de componentes de motores está entre as tecnologias que, segundo Emerson, marcaram essa transformação
“Ela ajuda na produção de pequenas peças importantes e mais avançadas tecnologicamente que fazem parte do todo do motor. Por exemplo, peças para auxiliar uma combustão mais segura”, explica o astrônomo.
A modernização dos processos de fabricação também envolve o uso de sistemas automatizados e inteligência artificial (IA) para monitorar a qualidade dos componentes. Nesse contexto, essa tecnologia pode atuar no acompanhamento da impressão 3D, auxiliando na identificação de possíveis irregularidades durante a fabricação.
O astrônomo também menciona a mudança nos propelentes para movimentar os foguetes. A combinação de metano líquido e oxigênio líquido tornou o lançamento mais seguro e dinâmico.
“Foi preciso suportar a vibração do lançamento, garantir a confiabilidade dos motores e reduzir a massa das estruturas sem perder segurança, o que vale também para os sistemas de controle e comunicação”, afirma Vanderlei.
Dependendo da frequência e da intensidade, essas vibrações podem provocar ressonâncias capazes de danificar estruturas, romper peças e comprometer conexões elétricas e mecânicas.
Nesse cenário, o professor do Instituto Mauá explica que a evolução dos projetos ocorre por meio de testes, análises e correções sucessivas. As falhas ajudam a aprimorar os modelos utilizados pelos engenheiros, permitindo identificar riscos e reduzir a probabilidade de erros em lançamentos futuros.
Outro desafio está relacionado ao calor gerado durante a reentrada atmosférica. Veículos que retornam de órbitas baixas podem atingir velocidades próximas de 28 mil km/h ao reentrar na atmosfera, enfrentando condições térmicas superiores a 1.500 °C, o que exige materiais capazes de proteger sua estrutura e, no caso de missões tripuladas, a vida dos astronautas.
O astrônomo destaca que os ônibus espaciais utilizavam revestimentos de proteção térmica que exigiam inspeções minuciosas após os voos, tornando a manutenção um processo demorado e caro. A busca por materiais mais resistentes e eficientes continua sendo parte importante da evolução dos veículos espaciais.
Próximos Passos
Para as próximas missões da exploração espacial, os especialistas destacam que desenvolver foguetes mais sustentáveis é o primeiro passo para a evolução. O desenvolvimento de foguetes totalmente reutilizáveis, capazes de voltar a voar poucas horas ou dias após o pouso, e o reabastecimento de propelente em órbita devem contribuir para reduzir os custos e tornar as missões mais frequentes e economicamente viáveis.
Outro caminho destacado pelo astrônomo Emerson é o desenvolvimento de sistemas avançados de propulsão, incluindo a propulsão nuclear, que poderia encurtar viagens à Lua e a Marte, e reduzir o tempo de exposição das tripulações à radiação.
Segundo Vanderlei, as futuras missões também precisarão incorporar sistemas de reciclagem e reutilização de materiais disponíveis a bordo, especialmente em viagens pelo espaço profundo.
O desenvolvimento de novos materiais e revestimentos de alto desempenho, assim como o aprimoramento do gerenciamento de propelentes criogênicos, também faz parte dessa evolução.
Além dos avanços tecnológicos, a expansão das atividades espaciais exigirá atenção aos impactos ambientais dos lançamentos e ao aumento dos detritos orbitais. Nas missões tripuladas de longa duração, também deverão ganhar espaço recursos de entretenimento e bem-estar, além dos sistemas essenciais à segurança e à sobrevivência dos astronautas.
