O espaço nunca mais será o mesmo depois do primeiro quarto do século 21. Pela primeira vez, a humanidade dominou com sucesso a tecnologia considerada como o Santo Graal da ciência de foguetes: a reutilização prática.

Foguetes, em sua forma rudimentar, já existem desde a Antiguidade. A partir do início do século 20, graças aos trabalhos de Konstantin Tsiolkovsky, ficou claro que esse instrumento viabilizaria as viagens espaciais, o que se tornou realidade com os V-2 suborbitais desenvolvidos por Wernher Von Braun para a Alemanha nazista, em 1944, como arma de guerra (foram os primeiros foguetes a atingir o espaço), e mais tarde consolidaram seu uso dual, também útil para fins pacíficos, com o lançamento do Sputnik, o primeiro satélite artificial, pela União Soviética, em 1957, e de Iuri Gagarin, o primeiro homem a deixar a Terra, em 1961.

Apesar de sua efetividade, obtida por meio da combinação de propulsão por combustão química (combustível e oxidante são queimados numa câmara e produzem um jato de exaustão poderoso que impulsiona o veículo na direção contrária) e o esquema de estágios (em que partes do foguete são descartadas ao longo do voo, reduzindo a massa final a ser empurrada até as velocidades necessárias para voo orbital ou interplanetário), esses lançadores tinham uma diferença fundamental com relação a quaisquer outros veículos já desenvolvidos pela humanidade: apesar de enormes e caríssimos para sua construção, eram descartados após um único uso.

Foi basicamente essa realidade que impediu, durante décadas, o voo espacial de atingir uma frequência e um alcance similar à do transporte aéreo.

Como os foguetes, aviões também são máquinas caríssimas. Diferentemente deles, um único avião pode fazer milhares de voos com manutenção rápida e modesta, amortizando o custo do veículo em um uso que pode se estender por décadas. É o que permite que mesmo pobres mortais como nós possam viajar de avião de vez em quando. E proíbe, ainda hoje, todos, exceto os mais ricos, de viajar de foguete.

Transição difícil

Não escapou aos gestores dos programas espaciais pelo mundo esse fato. Com efeito, após os EUA vencerem a corrida contra a União Soviética, colocando astronautas na superfície da Lua e trazendo-os de volta à Terra em segurança em 1969, a decisão emanada do governo americano era reduzir custos, desenvolvendo o que viria a ser o primeiro foguete reutilizável. Estamos falando dos ônibus espaciais.

Desenvolvidos nos anos 1970 e lançados pela primeira vez ao espaço em 1981, esses veículos subiam como foguetes e desciam como aviões. Todo o sistema era essencialmente reutilizável, exceto pelo imenso tanque de combustível acoplado ao orbitador, que era descartado no oceano após ter esgotado seu conteúdo, mas era relativamente barato e podia ser fabricado em massa.

A ambição original da Nasa para eles era trazê-los um passo mais perto da dinâmica da aviação, realizando até 52 voos por ano. Ainda muito diferente de uma aeronave de passageiros, que faz uma parada de alguns minutos no aeroporto para reabastecimento e checagens, antes de fazer o próximo voo, mas bem melhor do que a realidade anterior do voo espacial, com veículos descartáveis.

Essa ambição, contudo, jamais se realizou. A manutenção entre voos dos veículos da frota era lenta, e o recorde de “turnaround” (tempo entre voos) de um mesmo ônibus espacial foi estabelecido em 1985 –”apenas” seis semanas. Contando todos os veículos, o recorde de voos em um ano foi naquele mesmo 1985: nove.

Isso já forçando ao limite os critérios de segurança. Tanto que, em janeiro de 1986, viria a tragédia do ônibus espacial Challenger, que explodiu pouco após a decolagem matando os sete astronautas a bordo.

O ônibus espacial, em contraste com os aviões, oferecia riscos inerentes ao design, que não podiam ser completamente eliminados. Ainda assim, a Nasa os manteve em operação até 2011, passando por mais um acidente fatal com o Columbia, em 2003, a fim de concluir a construção da Estação Espacial Internacional.

Estava claro, àquela altura, que, apesar de reutilizáveis, os ônibus espaciais exigiam tanta manutenção e traziam tantos riscos que sua operação era mais cara até do que voos com os convencionais foguetes descartáveis, como predominou na União Soviética e, mais tarde, na Rússia.

Por sinal, os soviéticos chegaram a desenvolver seu equivalente do ônibus espacial, o Buran, mas realizaram apenas um voo espacial, sem tripulação, antes de aposentá-lo e manter o programa apenas com foguetes e cápsulas descartáveis Soyuz.

No século 20, simplesmente não havia tecnologia disponível capaz de realizar o sonho dos veículos espaciais reutilizáveis. E tanto governos quanto a indústria se acostumaram à ideia de que o espaço seria mesmo um ambiente de operação para poucos, a custos exorbitantes.

De volta para o futuro

Os entusiastas da exploração espacial, para não falar nos fãs de ficção científica (que viram um “espaçoplano” da Pan Am voar para uma estação em órbita lunar no clássico “2001: Uma Odisseia no Espaço”, de 1968), evidentemente não estavam satisfeitos com esse estado de coisas. O que poderia ser feito para mudar essa dinâmica?

A inspiração veio, de novo, dos primórdios da aviação, em que os pioneiros eram incentivados a inovar e aprimorar seus veículos (assumindo muitos riscos) em busca de prêmios. Em 1996, o engenheiro Peter Diamandis criou o Prêmio X, que pagaria US$ 10 milhões ao primeiro grupo privado que conseguisse desenvolver um veículo suborbital (capaz de voo espacial, mas sem atingir velocidade orbital) que levasse um piloto em dois voos, separados por não mais que duas semanas.

O projeto mais tarde seria rebatizado de Prêmio X Ansari, após uma doação multimilionária do casal Anousheh e Amir Ansari, e o vencedor surgiria em 2004, com a SpaceShipOne, projeto do engenheiro Burt Rutan com financiamento de Paul Allen, cofundador da Microsoft.

Essa nave, por sinal, tornou-se a base para os veículos da empresa Virgin Galactic, que usaria mais tarde (e com muita dificuldade) a tecnologia para realizar voos turísticos suborbitais, a partir de 2023 (após vários voos de teste, inclusive um que matou o piloto, em 2014), mostrando que, mesmo na escala suborbital, naves reutilizáveis ainda ofereciam desafios consideráveis.

Em paralelo, sem participar da disputa pelo Prêmio X, outro gigante da informática, Jeff Bezos (o dono da Amazon), abria sua própria empresa espacial, a Blue Origin. Inicialmente cercada de segredos, ela pretendia completar a escadinha de desenvolvimento que ia do voo suborbital ao orbital por meio de foguetes reutilizáveis. A essa altura, não mais com espaçoplanos, como eram o ônibus espacial e as naves da Virgin Galactic, mas com modelos mais tradicionais de foguetes, tentando o que por muito tempo parecia impossível: além da decolagem, realizar o pouso também na vertical, usando propulsão.

Pouco se menciona, mas o primeiro foguete a realizar um pouso vertical controlado após impulsionar uma cápsula ao espaço (embora apenas em voo suborbital) foi o New Shepard, em 23 de novembro de 2015. Mas a liderança duraria pouquíssimo tempo.

O X da questão

Após inúmeros experimentos (e uma série de fracassos, como se é de esperar no desenvolvimento de uma nova tecnologia), a empresa SpaceX, de Elon Musk, realizou o primeiro pouso vertical de um de seus primeiros estágios do foguete Falcon 9 em 21 de dezembro de 2015, praticamente um mês depois do New Shepard. A diferença entre os feitos, contudo, era colossal.

Enquanto um foguete suborbital só sobe até a beirada do espaço (100 km de altitude) e desce de volta, atingindo quando muito uns 5.000 km/h, um foguete que impulsionará um veículo até a órbita precisa atingir uma velocidade muito maior, cerca de 27 mil km/h. Isso implica desafios muito maiores quando um estágio desse foguete precisa reentrar na atmosfera e guiar-se para um pouso vertical controlado.

Somente uma combinação de poder computacional de processamento rápido e grande quantidade de sensores embarcados torna essa jornada possível. O desafio era tão grande que, até a SpaceX demonstrar o pouso, muitos engenheiros aeroespaciais consideravam o feito impossível, ou, no mínimo, impraticável, com mais falhas do que acertos.

Desde então, a SpaceX demonstrou proficiência na manobra, recuperando seus primeiros estágios centenas de vezes. Ainda assim, como visto na história dos ônibus espaciais, isso era só uma parte do jogo. A outra era o custo de recauchutagem dos foguetes para reúso. De novo, muitos engenheiros na concorrência se mostraram céticos, apostando que tudo não passava de um truque, e que o preço de recondicionar os foguetes seria superior ao de fabricar novos. Mais uma vez, enganaram-se.

Já há estágios do Falcon 9 que realizaram 31 voos, e o recorde atual de turnaround entre dois voos do mesmo estágio é de 9 dias. De novo, não é como o de um avião, medido em minutos, mas já é suficientemente revolucionário para colocar a empresa de Musk como líder absoluta de lançamentos comerciais no mundo todo. A SpaceX hoje lança mais foguetes que o resto do mundo, inclusive concorrentes americanos, combinado. Com um preço imbatível.

Os próximos 25 anos

As consequências disso só agora começam a ser sentidas. Para início de conversa, a redução radical no custo dos lançamentos permitiu à SpaceX realizar um projeto cuja escala estava além das possibilidades mesmo de governos: uma megaconstelação de satélites em órbita baixa para fornecimento de sinal de internet rápida de baixa latência em escala global. Lançando seus satélites às dúzias com os foguetes Falcon 9, a companhia já tem mais desses artefatos no espaço do que o resto do mundo combinado. São neste momento cerca de 8.000 satélites da rede em órbita, mais de 65% do total em operação hoje.

Com isso, ela literalmente inventou um novo mercado de exploração do espaço. E outros concorrentes vêm aí para disputá-lo. A Amazon tem sua própria iniciativa semelhante, Projeto Kuiper. Os chineses também planejam suas megaconstelações em órbita baixa. A correria é tanta que já há grandes preocupações sobre o sobreúso dessa região do espaço, com risco de colisões que poderiam aumentar exponencialmente o problema do lixo espacial. Falta regulamentação, porque era um problema virtualmente inexistente até uma década atrás.

Essa, naturalmente, é só a ponta do iceberg. Diversas outras iniciativas até então consideradas “impossíveis” passam a ser viáveis com o barateamento dos foguetes. Exemplos: turismo espacial em larga escala ou mesmo mineração da Lua e de asteroides. Hoje vemos países se digladiarem por reservas de terras raras por aqui. Amanhã, poderão estar disputando esses mesmos recursos em solo lunar. Sem falar em outras aplicações como geração de energia limpa a partir do espaço e mesmo colonização.

Depois de ser engolida pela SpaceX, a concorrência começa a tentar recuperar o terreno perdido. Na China, diversas startups espaciais estão tentando desenvolver seus próprios foguetes reutilizáveis. A Blue Origin conseguiu recuperar em novembro o primeiro estágio de seu lançador New Glenn, com o qual espera replicar em escala orbital o sucesso obtido com o pequenino New Shepard. Os europeus, antes confortáveis com o sucesso da empresa Arianespace em lançamentos comerciais, já falam em urgência no desenvolvimento de veículos reutilizáveis.

Enquanto isso, a SpaceX segue dois passos à frente da concorrência, com o desenvolvimento do Starship –o maior foguete já construído. Em contraste com o Falcon 9, ele pretende ser totalmente reutilizável. Enquanto seu predecessor só recupera o primeiro estágio (que corresponde a 90% do custo do foguete), o Starship pretende recuperar os dois, e proceder com rápido turnaround, aí sim à moda dos aviões. O plano é trazer os dois estágios de volta à plataforma, reabastecer e colocá-los novamente para voar, talvez com um intervalo de uma hora entre pouso e decolagem.

O programa de desenvolvimento evolui a passos mais lentos do que desejaria Musk, mas evolui. Talvez seja um passo maior que a perna, a exemplo dos antigos ônibus espaciais, mas mesmo como sucesso parcial já será um nível de acesso ao espaço diferente de tudo que veio antes. Capacidade de transportar até 200 toneladas de cada vez à superfície da Lua ou de Marte, para citar o tamanho da revolução. Voos frequentes. Capacidade de voo ponto a ponto na própria Terra. Isso permitirá um aumento exponencial das atividades espaciais.

E o modelo naturalmente será replicado. Já tem gente na China desenvolvendo clones do Starship. O que significa que essa é uma transformação que virá para ficar. Voar ao espaço pode, nos próximos 25 anos, tornar-se quase tão comum quanto viajar de avião. E a transformação de paradigma, abrindo as portas do Sistema Solar à humanidade, aconteceu exatamente neste primeiro quarto do século 21.