Cruzar o espaço é um dos principais objetivos da SpaceX, que vem desenvolvendo a nave orbital Starship para essa finalidade. Mas uma das coisas que a “nave reutilizável” não poderá “reutilizar” será seu combustível. Conhecendo os nossos limites de exploração espacial atuais, a empresa aposta em um sistema de reabastecimento de combustível da nave durante seus voos lá em cima. Mas a própria SpaceX nunca detalhou muito bem como pretende fazer isso.
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O próprio Elon Musk, fundador e CEO da empresa, nunca disse muito sobre o tema: em apresentações da SpaceX feitas em 2018 e 2019, o homem mais rico do mundo limitou-se a enunciar o método como “propelente ajustado por aceleração em ‘milli G’ [unidade de medida de aceleração com base na gravidade] usando propulsores controlados”, durante uma coletiva de imprensa com jornalistas americanos.
Ironicamente, nessa mesma frase, há uma possível resposta para o enigma:
Em 2006, um estudo publicado pela Lockheed Martin detalha um possível método de abastecimento por aceleração. Em termos resumidos, uma transferência de combustível poderia ocorrer caso um tanque e um veículo tentassem se separar durante o processo de reabastecimento, mas vamos tentar detalhar a técnica.
Basicamente, a Física estipula que um corpo em movimento dentro de um objeto que o contém tende a se mover na mesma direção, e com a mesma aceleração, deste objeto. Esse é o princípio da inércia. Pense em quando você está viajando de ônibus: ele se movimenta, e você, por estar dentro dele, também. Se você pular dentro do ônibus, seu corpo não “ficará para trás”, mas sim seguirá na mesma direção dele.
O oposto também é verdade: corpos em estado de descanso tendem a se manter assim. É essa a parte apoiada pelo estudo de 2006. Em um ambiente de zero gravidade, o propelente dentro do tanque de uma nave espacial se “descola” das paredes desse tanque. Se a nave acelerar, esse combustível continuará em descanso até encostar de novo nas paredes da estrutura, que é fechada.
Agora, digamos que uma nave acelerou um de seus propulsores, mas abriu uma válvula ou escotilha do outro lado: o efeito imediato é o de que, procurando manter o estado de descanso, o combustível tentaria escapar do tanque, que graças à válvula aberta, agora conta com uma saída.
O estudo posiciona um cenário onde um tanque e uma nave espacial se conectam em um ambiente de zero gravidade. A premissa acima seria, então, aplicada da seguinte forma: o tanque acionaria propulsores próprios na direção oposta da nave, e com a válvula de conexão aberta, o combustível passaria de um para outro, efetivamente reabastecendo o veículo principal.
Isso tem até um nome: “Settled Cryogenic Propellant Transfer”, ou “Transferência de propelente criogênico em repouso”, na tradução literal.
Ainda existem, evidentemente, algumas dúvidas a serem respondidas: ainda não se sabe, por exemplo, qual seria a aceleração necessária para que essa troca ocorresse. E isso também poderia ser impactado pelo tamanho e capacidade de carga do tanque, da nave, dos propulsores usados nos dois veículos… Uma coisa acaba puxando a outra, compondo o sistema completo.
O estudo considera a aceleração de uma nave de aproximadamente 100 toneladas métricas capaz de acelerar a 0,0001 G (1 G = 35 km/h em média). Surpreendentemente, neste cenário, apenas 45 kg de propelente (oxigênio e nitrogênio) seriam consumidos para manter a aceleração.
No caso da Starship, o cenário mais extremo posicionado por alguns analistas é o de duas naves completas com suas baias de carga acopladas ao mesmo tanque – que pesariam algo em torno de 1,6 mil toneladas. Com a velocidade “em milli G” proposta por Elon Musk sendo cerca de 10 vezes maior do que a proposta no estudo da Lockheed Martin, seriam consumidas cerca de sete toneladas (algo em torno de 0,5% da carga total) do seu propelente (uma mistura de metano e oxigênio líquido chamada Metalox) para manter a aceleração.
Dependendo da tubulação usada na transferência, a SpaceX poderia transferir acima de mil toneladas de combustível em apenas algumas horas.
Vale lembrar que, como já falamos aqui, não seria o caso de “manter tanques” no espaço e levar a Starship até eles, mas sim o contrário. Um reabastecimento completo da nave deve requerer algo entre oito lançamentos de tanques, que seriam feitos após a subida do transporte principal – isso, para uma viagem até a Lua, o corpo celeste mais próximo da Terra.
Claro, tudo isso ainda é especulativo, uma vez que a SpaceX ainda não detalhou o funcionamento de seu sistema de abastecimento. E isso ainda deve demorar um pouco: o voo inaugural da Starship, se tudo correr bem, deve ocorrer só em dezembro deste ano, sem tripulação, com uma subida até a órbita e o retorno à Terra. Paralelamente, a Nasa vem desenvolvendo o Projeto Artemis, que levará o homem de volta à Lua até 2024.
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