Centenas de satélites lançados sem foguetões: tecnologia inovadora para acesso ao espaço totalmente limpo.

Através de toda a indústria espacial, começou uma mudança silenciosa, mas radical. Em vez de depender apenas de foguetões vorazes em combustível, uma nova geração de engenheiros está a apostar em centrífugas gigantes e física extrema para colocar satélites no céu com muito menos poluição.

Como uma funda espacial gigante pretende substituir os foguetões

A empresa que está a captar mais atenção neste nicho é a SpinLaunch, uma startup sediada na Califórnia que quer disparar satélites para o espaço usando um braço rotativo dentro de uma câmara de vácuo. A ideia parece ficção científica. A realidade está num local de testes no Novo México, onde uma estrutura de aço imponente esconde aquilo que, no papel, parece uma revolução mecânica.

Em vez de queimar toneladas de propelente a partir do solo, o sistema faz girar um veículo de lançamento a vários milhares de quilómetros por hora e depois liberta-o através de um tubo apontado ao céu. Uma pequena fase de foguetão, muito mais leve, pode então finalizar o trabalho e circularizar a órbita; ou, em conceções futuras, a carga útil poderá atingir a órbita baixa da Terra com quase nenhum combustível a bordo.

Este conceito de centrífuga visa reduzir em até 70% a 90% o combustível e o hardware por lançamento, com emissões e custos drasticamente mais baixos.

Numa altura em que os lançamentos de foguetões se tornam mais frequentes e a pressão climática aperta, a promessa parece oportuna: acesso limpo, barato e a pedido à órbita, sem o rugido constante dos motores químicos e os detritos associados aos lançadores tradicionais.

O custo ambiental dos foguetões convencionais

A maioria das pessoas pensa nas viagens espaciais como algo raro e especial. Para as telecomunicações, a agricultura moderna, a ciência do clima e até a banca, os satélites tornaram-se infraestrutura básica. Isso significa que o número de lançamentos continua a aumentar - e também a poluição associada.

Os foguetões tradicionais queimam propelentes como querosene, metano ou combustíveis sólidos. Estes produzem:

• Emissões de CO₂ e fuligem na alta atmosfera
  
• Vapor de água e óxidos de azoto que podem afetar a química do ozono
  
• Partículas metálicas provenientes de propulsores sólidos
  
• Detritos de etapas descartadas que reentram na atmosfera ou caem de volta na Terra

Hoje, as emissões globais de foguetões continuam pequenas quando comparadas com a aviação. Mas a cadência de lançamentos continua a subir, impulsionada por mega-constelações de satélites de Internet e frotas de observação da Terra. Analistas já alertam que um crescimento descontrolado poderá começar a alterar a química da estratosfera e da mesosfera dentro de algumas décadas.

Um lançador mecânico baseado em terra evita grande parte desta pegada, porque a energia principal vem da eletricidade, não da queima de propelente ao nível do mar e na alta atmosfera.

Se essa eletricidade vier de solar, eólica ou nuclear, o impacto de carbono de cada lançamento poderá diminuir de forma acentuada - especialmente para pequenos satélites que não exigem veículos massivos.

Por dentro do conceito de centrífuga da SpinLaunch

A ideia da SpinLaunch assenta num princípio físico simples: a energia cinética escala com o quadrado da velocidade. Se se fizer girar algo suficientemente depressa, é possível armazenar uma enorme energia mecanicamente e libertá-la num instante.

A arquitetura básica

O demonstrador suborbital da empresa, já testado várias vezes, usa uma câmara de vácuo com dezenas de metros de largura, que alberga um braço rotativo. O sistema funciona, em traços gerais, da seguinte forma:

• Motores elétricos fazem girar um braço longo em torno de um cubo central.
  
• O vácuo reduz o arrasto do ar, permitindo que o braço atinja velocidades extremas.
  
• Um pequeno veículo de lançamento é colocado na extremidade do braço.
  
• Quando se atinge a velocidade-alvo, uma escotilha abre por uma fração de segundo.
  
• O veículo é libertado e sobe pelo tubo de saída a velocidade hipersónica.

A partir daí, o projétil atravessa a atmosfera numa trajetória balística. Uma pequena fase de foguetão pode então acender a grande altitude, onde o ar é rarefeito e o arrasto é baixo. Esse impulso final coloca a carga útil em órbita.

Característica	Foguetão tradicional	Lançador baseado em centrífuga
Fonte primária de energia	Propelente químico	Eletricidade da rede armazenada como energia rotacional
Ruído de lançamento na plataforma	Extremamente elevado	Muito mais baixo, maioritariamente mecânico
Massa de combustível a bordo	Muito elevada	Baixa ou moderada
Emissões durante a subida	Elevadas	Significativamente reduzidas
Potencial de reutilização do hardware	Reutilização parcial, recuperação complexa	Sistema no solo reutilizado quase em todos os lançamentos

O problema brutal da física: sobreviver ao lançamento

O senão está nas forças envolvidas. Para escapar à atmosfera de forma eficiente, o projétil precisa de uma velocidade extremamente elevada no momento da libertação. Isso cria acelerações massivas, muito superiores às de um foguetão clássico.

Os humanos não sobreviveriam a tal viagem. Por isso, esta técnica aponta para satélites pequenos e robustos, sem estruturas frágeis e concebidos para suportar milhares de g. Os componentes têm de aguentar cargas violentas, variações rápidas de temperatura e aquecimento aerodinâmico intenso durante os primeiros minutos de voo.

Se o hardware sobreviver a este choque mecânico, a recompensa é um sistema de lançamento que se parece mais com uma máquina industrial do que com um foguetão descartável e imponente.

O desafio de engenharia é duro, mas não impossível. Airbags automóveis, projéteis de artilharia e alguns sistemas de mísseis já suportam acelerações enormes. A questão é como adaptar hardware espacial a esse mundo sem o tornar demasiado pesado ou demasiado limitado em desempenho.

Podem os lançadores por centrífuga competir com a SpaceX?

Qualquer nova empresa de lançamentos opera hoje na sombra da SpaceX. O seu Falcon 9 reutilizável reduziu preços e aumentou a cadência, enquanto o Starship aponta para custos ainda mais baixos e maior capacidade de carga.

A SpinLaunch não tenta igualar essa capacidade. Em vez disso, mira um segmento diferente do mercado: lançamentos frequentes e de baixo custo de pequenos satélites para a órbita baixa da Terra. Muitos desses satélites pesam apenas algumas dezenas de quilogramas e precisam mais de janelas de lançamento flexíveis do que de carenagens gigantes.

Nesse nicho, um lançador mecânico oferece várias vantagens potenciais:

• Rotatividade rápida, já que o sistema no solo pode ser reposto sem construir um novo foguetão
  
• Menor massa colocada em órbita, mas a um custo por missão muito inferior
  
• Menor dependência de propelentes especializados e cadeias logísticas longas
  
• Menos restrições impostas pelo clima de lançamento, porque o sistema principal permanece no solo
  

A SpaceX continua a dominar as missões rideshare, em que muitos pequenos satélites partilham um único foguetão. O compromisso: os operadores aceitam calendários fixos e órbitas definidas por clientes maiores. Um lançador por centrífuga, se atingir as suas metas económicas, poderá oferecer órbitas à medida com um preço mais próximo de um lugar rideshare, reformulando a forma como pequenas empresas e equipas de investigação chegam ao espaço.

Quão perto isto está de voos orbitais reais?

Até agora, o lançamento por centrífuga permanece experimental. A SpinLaunch realizou testes suborbitais, disparando projéteis a velocidades hipersónicas para validar orientação, mecanismos de libertação e desenho estrutural. Estes disparos ainda não atingem órbita. Servem sobretudo para confirmar que o sistema se comporta como esperado e que os instrumentos sobrevivem à viagem.

O caminho para capacidade orbital completa envolve vários obstáculos:

• Escalar a centrífuga para maior velocidade e cargas úteis maiores
  
• Conceber uma fase superior compacta com ignição fiável após uma herança de cargas elevadas de g
  
• Provar que os componentes dos satélites toleram o esforço mecânico em missões reais
  
• Obter aprovação regulatória para lançamentos frequentes e energéticos a partir do mesmo local
  

Investidores já colocaram financiamento significativo no projeto, apostando que a curva de custos superará a maioria dos foguetões tradicionais quando o sistema operar à escala. Mas o calendário continua incerto e o risco técnico mantém-se elevado.

Outros caminhos para um acesso espacial mais limpo

O lançamento por centrífuga não está sozinho. Vários outros conceitos procuram reduzir emissões e desperdício nos lançamentos, mantendo os custos sob controlo.

Lançamento aéreo, aviões espaciais e propelentes “verdes”

Algumas empresas usam aviões como plataformas de lançamento voadoras. Libertar um foguetão a grande altitude evita o arrasto denso das camadas inferiores da atmosfera e pode poupar combustível. Operadores de pequenos satélites já usam este modelo, e ele encaixa bem na infraestrutura aeroportuária.

Veículos alados e aviões espaciais seguem outra via. Usam motores que respiram ar durante parte da subida, mudando para foguetões apenas perto do limite do espaço. Isto reduz necessidades de propelente e permite reutilização parcial de veículos semelhantes a aeronaves.

Ao nível químico, a investigação em “propelentes verdes” aponta para combustíveis que evitam compostos tóxicos e produzem menos subprodutos nocivos. Podem não eliminar o CO₂, mas podem reduzir a poluição local perto dos locais de lançamento e simplificar o manuseamento.

A tendência mais ampla aponta para sistemas que reutilizam mais hardware, queimam menos combustível e retiram mais energia da eletricidade em vez de reações químicas.

Riscos, limites e o que poderia significar um lançamento 100% limpo

A expressão “100% limpo” exige cautela. Uma centrífuga alimentada por eletricidade renovável quase não produz emissões diretas durante o lançamento. No entanto, construir, manter e operar uma estrutura gigante de aço e compósitos continua a ter custos materiais e energéticos.

Há também preocupações de segurança. Um sistema que armazena enorme energia cinética em maquinaria rotativa tem de lidar com cenários de falha com extremo cuidado. Um braço partido ou um projétil desalinhado pode causar danos sérios no solo. A regulação e os enquadramentos de seguros vão moldar como - e onde - estes lançadores podem operar.

Outra limitação vem do tipo de carga útil. Instrumentos óticos delicados, antenas grandes ou cápsulas tripuladas não combinam bem com lançamentos de alta aceleração. Os foguetões convencionais - e, mais tarde, talvez veículos à escala do Starship - deverão manter essas missões. Os sistemas baseados em centrífuga focam-se, em vez disso, na classe crescente de satélites robustecidos e miniaturizados.

O que esta mudança pode alterar para satélites e ciência

Se os lançadores por centrífuga atingirem maturidade comercial, o desenho de satélites irá adaptar-se. Os engenheiros poderão favorecer plataformas compactas e modulares, com menos partes móveis, otimizadas para suportar esforço mecânico durante o lançamento e operar de forma eficiente em órbita.

Essa mudança pode beneficiar especialmente a observação da Terra e a monitorização do clima. Um acesso mais barato e limpo incentiva constelações mais densas que acompanham meteorologia, degelo, saúde das florestas e correntes oceânicas quase em tempo real. Universidades e países mais pequenos poderiam financiar as suas próprias missões dedicadas, em vez de esperar por raras oportunidades em foguetões maiores.

Simulações de analistas do setor sugerem que, se cargas pequenas ganharem oportunidades de lançamento quase diárias a preços muito baixos, mercados como imagiologia rápida de desastres, previsão agrícola de curto prazo e demonstrações tecnológicas em órbita podem expandir-se rapidamente. O gargalo passaria do acesso ao lançamento para a alocação de espectro e a gestão do tráfego orbital.

Isto levanta um desafio final. Lançamentos mais limpos não resolvem o congestionamento na órbita baixa da Terra. Quanto mais satélites chegam ao espaço, mais cuidadosamente os operadores têm de gerir a evitação de colisões, a remoção de detritos e a coordenação entre constelações. Um sistema de lançamento verde ajuda a atmosfera, mas não arruma automaticamente o espaço próximo da Terra.

Ainda assim, uma funda mecânica gigante apontada ao céu envia um sinal forte. O acesso ao espaço já não pertence apenas a foguetões enormes e descolagens estrondosas. A eletricidade, a engenharia de precisão e alguma física brutal poderão em breve partilhar o palco, reescrevendo a forma como pensamos em enviar hardware para fora do planeta.