As Boas Vindas às Estações Espaciais e aos Hotéis Orbitais Privados

Olá leitor!

Trago agora para você mais um interessante artigo escrito pelo mestre em mecatrônica pela Universidade Federal da Bahia (UFBA), Rui Botelho. Vale a pena conferir.

As Boas Vindas às Estações Espaciais e aos Hotéis Orbitais Privados

Rui Botelho*

23/05/2019

Fonte: Anatoly Zak / RussianSpaceWeb.com (2015)

A demanda crescente por serviços para realização de experiências técnico-científicas e de atividades de turismo espacial abre a possibilidade de ampliação de acesso ao espeço à países, instituições e pessoas ao espaço e cria uma oportunidade de negócios bilionários para estes serviços, atualmente mantidos por investimentos governamentais.

Na melhor linha NewSpace [1], a possibilidade de construção e operação de estações espaciais e de hotéis orbitais privados nos próximos anos é comercialmente bastante atrativa, haja vista as projeções de um mercado potencial de USD 30 bilhões até 2030, e também muito conveniente, dado que o acesso as duas atuais estruturas espaciais capazes de abrigar seres humanos em órbita, a Estação Espacial Internacional (International Space Station – ISS) e a Estação Tiangong-2 da China, é muito restrito e limitado.

[1] NewSpace, é um movimento e uma filosofia econômica que abrangem uma indústria de espaciais privada emergente globalmente. Contrapõe-se ao OldSpace na medida em que o capital privado investe recursos para obtenção de resultados, para atender a demandas governamentais, mas, principalmente, aproveitar oportunidades de negócios próprias do mercado e da indústria espacial privada.

Ainda que a ISS tenha a participação de outros países além dos EUA e disponha de programas de cooperação / intercâmbio para a realização de experimentos em ambiente de microgravidade, ela não é capaz de atender a demanda mundial para pesquisas e testes nesse ambiente. Por outro lado, a ISS está obsoleta e já deveria ter sido descomissionada, apesar das diversas reformas e atualizações que vem recebendo nos últimos anos, o que vem impactando nos seus custos operacionais (cerca de USD 4 bilhões / ano). Com mais de 20 anos de operação, a previsão de descomissionamento definitivo ou passagem para a iniciativa privada da ISS está agendada para, no máximo, 2024, apesar de existirem estudos de viabilidade que se propõem a estender essa sobrevida até 2028.

Fonte: NASA

Estacão Espacial Internacional.

Muito menor do que a ISS, a estação Tiangong [2] é um projeto próprio e exclusivo da China. Tem por objetivo a realização de experimentos e testes, em órbita, de interesse daquele país, sendo um passo intermediário para a obtenção de experiência e de validação em voo para a estação espacial definitiva, a Tiangong 3. Até o momento, não se sabe se a Tiangong 3 será uma nova estação espacial lançada da Terra ou uma ampliação da Tiangong 2, com adição de novos módulos e componentes para o uso mais intensivo e prolongado.

[2] Tiangong significa “Palácio Celestial”.

Fonte: CMSE / China Space Engineering Office

Estação Tiangong 2.

Nesse cenário de crescente demanda e de oferta escassa em atividades espaciais técnico-científicas e/ou comerciais, eis que se apresentam empresas como Axiom Space, a Bigelow Aerospace e Orion Span, como exemplos de disrupção no segmento espacial, mais especificamente, no setor de serviços de hospedagem / suporte de operações humanas em órbita. Essa quadro possibilita a inauguração de um novo nicho na indústria e no mercado espacial, permitindo o aumento do acesso de países e de pessoas ao espaço orbital terrestre, seja para a realização de experimentos e testes de tecnologias, seja para ampliar as possibilidades do turismo espacial, não só com os voos orbitais prometidos pelas empresas Blue Origin, Virgin Galactic ou Space X, mas com a permanência de pessoas em órbita.

Histórico e Limitações no Acesso às Estações Espaciais

Desde a construção e entrada em operação das primeiras estações espaciais mundiais por parte das superpotências dos EUA (Skylab) e da URSS / Rússia (Salyut e Mir), na década de 60, 70 e 80 (ainda durante a guerra fria), até os dias atuais, projetos dessa magnitude e complexidade vem sendo conduzidos e operados quase que exclusivamente por entes governamentais.

Com a reentrada prematura do Skylab (1979), o encerramento do programa das estações Salyut (1986), o fim da guerra fria (1991) e a aposentadoria por obsolescência da Mir (2001), esse modelo de projeto e gestão nacional governamental individual evoluiu, a partir de 1998, para o consórcio de países, como o empregado na Estação Espacial Internacional. Sendo assim, a ISS foi concebida, construída e vem sendo mantida pelos esforços e suporte conjunto dos EUA, Rússia e Japão, através de suas respectivas agências espaciais, e pela Bélgica, Dinamarca, França, Alemanha, Itália, Países Baixos, Noruega, Espanha, Suécia, a Suíça e o Reino Unido, representados pela Agência Espacial Europeia (ESA – European Space Agency).

A partir de 2011, seguindo a sua política de autonomia e de discrição na condução do seu bem sucedido programa espacial, a China entra nesse segmento com a sua estação espacial Tiangong 1. Devido a problemas técnicos, essa estação reentrou recentemente na atmosfera (de forma não controlada), desintegrando-se. Dando continuidade ao seu objetivo de operar uma estação espacial, mesmo antes da reentrada da Tiangong 1, a China lançou a estação espacial Tiangong 2 (2016), a qual continua operando normalmente até então.

No entanto, por mais que se tenha conseguido certa continuidade e até ampliação de uma infraestrutura orbital permanente para abrigar cientistas, com capacidade de dar suporte a experimentos científicos e testes tecnológicos prolongados em ambiente de microgravidade, esses aparelhos não são capazes de atendem a demanda mundial, além de terem custos elevadíssimos, principalmente para países em desenvolvimento. Como exemplo disso, temos o Brasil que, durante algum tempo (desde 1997), foi partícipe do projeto de construção da ISS, mas, por questões institucionais e orçamentárias, não cumpriu com a sua parte no projeto e teve de deixar o programa, apesar de ter podido enviar (em 2006) o astronauta (e agora ministro) Marcos Pontes para a ISS, no apagar das luzes e no limite do cumprimento de obrigações financeiras desse projeto.

Excetuando-se a questão de poder enviar cientistas / especialistas ao espaço, em uma realidade tão restritiva para a realização de experimentos em ambientes de microgravidade, como a existente até então, resta, para os demais países (suas universidades, institutos, escolas e empresas), a opção mais acessível e menos custosa da realização dessas atividades em ambientes de microgravidade, através da utilização de veículos de sondagem. No entanto, apesar de ser uma solução mais econômica e com maior disponibilidade que as existentes na(s) estação [3](ões) espacial(ais) atual(ais), os experimentos para esse tipo de opção ficam limitados a um período de tempo muito curto em microgravidade (menos de 10 minutos), além dos riscos de perda dos experimentos realizados e dos resultados obtidos, quando da falha de recuperação do estágio superior que guarda tais materiais, por exemplo.

[3] De fato, somente a ISS está disponível para a utilização de outros países e instituições, o que não ocorre com a Tiangong 2.

Um Novo Mercado de Infraestrutura Orbital Para Serviços de Suporte / Hospedagem de Pessoas e Para Realização de Experimentos em Microgravidade

Em um horizonte aonde a NASA e outras agências espaciais planejam retornar a Lua e ir a Marte (talvez para ficar) com missões tripuladas, persiste a necessidade de se manter uma infraestrutura operacional permanente na órbita terrestre. Com a data de aposentadoria da ISS sendo postergada desde 2014 e com os altos custos envolvidos na operação da mesma, a NASA elencou 3 possíveis cenários para fazer frente a essa questão. O primeiro seria a simples postergação do atual modelo até 2028. O segundo cenário seria o descomissionamento, desmontagem e dacaimento, por partes, da ISS. E o último cenário seria a transferência da ISS para a iniciativa privada.

Apesar de ser a decisão mais simples, a postergação da (sobre)vida útil da ISS seria o adiamento do problema para um futuro, onde novas opções poderiam surgir ou já estariam mais maduras, sem uma solução de continuidade. Com o aumento da fadiga estrutural e de sistemas computacionais da ISS, aumentam também os custos, os riscos e o tempo despendido pelos astronautas / cientistas na manutenção da mesma, muitas vezes, em detrimento da realização de experimentos ou outras atividades, como lazer e cuidados físicos e pessoais. Para fins de registro do quão defasada está a ISS, os computadores dos principais módulos da estação são uma versão homologada para o uso no espaço da plataforma x386 da Intel, com frequência de 40 Mhz.

O descomissionamento, desmontagem e decaimento cotrolado da Estação Espacial Internacional seria uma operação demorada, custosa e, na prática, representaria queimar quase toda ISS, talvez com o aproveitamento de alguns módulos mais novos tais como o Harmony (NASA), Columbus (ESA), Kibo (JAXA), além da ITS (Integrated Truss Structure) e dos painéis solares mais novos enviados em 2009. Na prática esse módulos “reaproveitáveis”, já com meia vida útil, não poderiam ser trazidos de volta a Terra e teriam de ser integrados a outra estação internacional governamental (o que parece remoto de ocorrer) ou a estações espaciais privadas.

A solução da transferência da ISS para iniciativa privada seria um caminho natural, assim como a NASA e outras agência tem tratado a questão do transporte e acesso ao espaço, por exemplo. No entanto, isso implicaria, em uma visão mais direta, que as empresas teriam que operar essa estrutura semiobsoleta da ISS, basicamente nas condições em que se encontra (o que não é economicamente atrativo). Pensando nisso, o Governo do EUA deseja parar de investir recursos orçamentários na ISS até 2025, alocando valores da ordem de USD 900 milhões, para o período de 2019 a 2023, de modo a viabilizar o desenvolvimento e disponibilização de plataformas orbitais comerciais privadas, que venham a substituir a ISS.

Apesar do fato de que as decisões sobre a ISS dependem do entendimento com diversos entes que compões o consorcio que administra tal equipamento, já existem estudos bem estabelecidos do que seria desejável e necessário para estações espaciais comerciais privadas atenderem as demandas atuais e futuras nesse segmento, inclusive, com diretivas do que seria ou não aproveitado da estação espacial internacional.

Outra opção vem sendo apresentada pela empresa Bigelow (que já possui um módulo expansível denominado BEAM, acoplado a ISS) e pela Axiom, as quais pensam em lançar as suas próprias estações espaciais modulares e remotamente controladas, nos próximos 2 a 3 anos. Ainda sem definição de valores para prestação dos seus serviços, essas empresas têm por objetivo atender a países, universidades e outras empresas que já utilizem ou venham a precisar utilizar desse tipo de infraestrutura espacial, seja no envio de pessoal e experimentos para realização de experiências em órbita ou com o acoplamento de módulos próprios (de cada cliente), que pagariam pelo fornecimento de condições de operação. Em um primeiro momento, as estações / módulos dessas empresas poderiam ficar acopladas a ISS (que serviria como um porto ou estaleiro orbital para novas naves) e, depois de testadas e aprovadas, poderiam ser comissionadas em definitivo, se separando da ISS para ocupar posições orbitais próprias disponíveis para esse fim.

Os projetos da empresa Bigelow baseiam-se nos módulos expansíveis BEAM (Bigelow Expandable Activity Module) e o B-330 (um módulo de 330 m³, em desenvolvimento, que será o core da sua estação X-BASE). Essas soluções são muito diferentes da concepção tradicional de módulos em formato de “latas de refrigerante” (soda-can-shaped), permitindo que possam ser lançados sem ocupar tanto espaço no compartimento de carga dos veículos lançadores.

Fonte: Site Bigelow Aerospace

Módulos BEAM e B-330 da Bigelow Aerospace. 

Fonte: Bigelow Aerospace

Concepção artística da estação espacial da Bigelow Aerospace. 

Seguindo uma linha mais tradicional de design, a Axiom Space desenvolve o projeto de uma estação espacial baseada em módulos, a qual, segundo a empresa, deverá ser lançada a partir de 2022, o que a tornará a primeira estação espacial comercial e a substituta da ISS. No seu portfólio a Axiom apresenta uma gama de serviços, tais como: Voos governamentais espaciais de pessoas (national human spaceflight); Turismo espacial (space tourism); Pesquisa em órbita (on-orbit research); Fabricação em órbita (on-orbit manufacturing); Suporte a exploração espacial (space exploration support);e Publicidade e patrocínio (advertising & sponsorships).

Fonte: Axiom Space

Concepção artística da estação espacial da Axiom Space 

Focada no subnicho do turismo espacial, a empresa Orion Span apresenta a sua Aurora Station (estação espacial em construção em Houston, Texas) como um “luxuoso” hotel para turistas espaciais. Com uma previsão de lançamento em 2021 e entrada em operação em 2022, a Aurora terá 2 tripulantes por missão de estadia e poderá receber até 4 hóspedes, que, por um períodos de 12 dias, devem desembolsar cerca de USD 9,5 milhões (~ USD 2,4 milhões / pessoa ou ~USD 200.000 a diária simples). Esse valor pode parecer alto, mas, para fins de comparação, dos 7 civis (turistas) que visitaram a ISS até hoje, cada voo (no total de 8) custou entre USD 20 milhões e USD 40 milhões. 

Fonte: Orion Span

Concepção artística da Aurora Station da Orion Span. 

A título de curiosidade, nos últimos anos, com a dependência dos EUA em relação à Rússia para o lançamento e retorno de astronautas americanos para a ISS (via Soyuz, partindo de Baikonur), a NASA já chegou a pagar algo em torno de USD 80 milhões, por cada assento, o que faz a proposta da Orion Span parecer uma bagatela.

No melhor estilo “espaço como serviço” (Space as a Service), complementando o seu portfólio de turismo espacial, com direito a treinamento e a certificado como astronauta, a Orion Span apresenta serviços, a preços “módicos” (segundo ela), para: suporte à programas de astronautas de agencias espaciais; realização de pesquisas em gravidade zero;e fabricação e reciclagem de produtos em órbita,.

Mudança de Paradigma e Oportunidades Para o Mundo e Para o Brasil

A mudança de paradigma que o NewSpace vem promovendo no setor espacial é algo inimaginável há cerca de uma ou duas décadas atrás. Muito mais do que uma tendência de mercado, esse movimento propicia a ampliação de oportunidades e uma verdadeira democratização de um segmento que era dominado por governos de países poderosos e por grandes corporações.

Nesse contexto, a possibilidade de ter disponível e de poder utilizar de infraestruturas em órbita vai além do mero atendimento a desejos de experiências exclusivas para milionários hospedando-se em um hotel em órbita. Em verdade, como visto no portfólio de serviços e em algumas projeções de valores, países, indústrias e instituições acadêmicas  com orçamentos mais modestos seriam capazes de usufruir dessas utilities sem ter que investir ou desenvolver sistemas próprios ou sem ter que aguardar acordos internacionais complexos e/ou listas de espera infindáveis para atender as suas necessidades, como acontece até então.

Por mais que as possibilidades para esse segmento sejam quase infinitas, ainda existem limitações ou riscos que não podem ser mitigados pelas empresas do segmento como, por exemplo: a não ampliação e diminuição dos valores dos serviços de transporte de pessoas ao espaço (hoje dominado pelos Russos) e o problema dos detritos orbitais, que podem causar acidentes com o aumento da quantidade de estruturas espaciais grandes, como são as estações orbitais, em comparação com o tamanho médio de outros objetos em orbita.

Mesmo assim, com o cenário que se apresenta para os próximos anos, o uso como serviço de infraestruturas espaciais para pesquisa, testes e validação de produtos ou mesmo para o turismo, vai permitir que, por exemplo, países como o Brasil possam, dentre outras atividades, retomar um programa de preparação de astronautas que inspire e motive a juventude quanto ao tema do espaço.

Considerando como referência o valor apresentado pela Orion Space, de uma permanência em órbita de 12 dias (mais do que os 9 dias, 21 horas e 17 minutos que  o Marcos Pontes permaneceu na ISS), ao custo de USD 2,4 milhões por pessoa, seria possível mandar um especialista ao espaço para realizar experimentos, por algo em torno de R$ 10 milhões de reais, valor equivalente a, aproximadamente, 5 lançamentos comerciais do veículo suborbital VSB-30 [4].

[4] Valores estimados considerando os custos dos estágios, os custos da campanha, lucro e outras despesas, em um total de USD 500 mil (~ R$ 2 milhões de reais).

Havendo a possibilidade de que esses valores venham diminuir um pouco mais com o aumento da oferta, não seria demais imaginar o Brasil retomando a preparação de especialistas em operações espaciais em um futuro próximo. Nesse sentido, com o atual efetivo de oficiais mulheres na nossa Força Aérea Brasileira (FAB), por que não pensarmos em uma mulher astronauta para empunhar e conduzir a nossa bandeira ao espaço mais uma vez?

Enfim, é muito bom ver que o futuro se apresenta com tantas possibilidades para a exploração espacial, motivo pelo qual damos as boas vindas às estações e hotéis orbitais privados e ao novo mercado e oportunidades que surgem com eles.

Referências

Agência Estadão. Brasil está fora do projeto da estação espacial. Notícia da Internet. Site G1.com. 28 de maio de 2007. Disponível em: http://g1.globo.com/Noticias/Ciencia/0,, MUL43223-5603,00.html. Último Acesso: 20/05/2019.

BURTON, P. (2019). Computer In Space. Artigo da Internet. Site BETHODET – Internet Of Things. 08 de fevereiro de 2019. Disponível em: http://betodeth.com/computer-in-space/.  Último Acesso: 20/05/2019.

DAVIS, J. (2018). Goodbye, ISS. Hello, private space stations?. Artigo da Internet. Panetary.Org. 20 de fevereiro de 2018. Disponível em: http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/2018/20180220-bye-iss-hello-private-stations.html. Último Acesso: 20/05/2019.

LUNSFORD, C. (2018). A Space Hotel in Images: Orion Span's Luxury Aurora Station. Artigo da Internet. Site Space.com. 06 de abril de 2018. Disponível em:  https://www.space.com/40226-aurora-station-luxury-space-hotel-photos.html. Último Acesso: 20/05/2019.

MARTIN, P. K. (2018). Examining the Future of the International Space Station. National Aeronautics and Space Administration (NASA) - Office of Inspector General / Office of Audits Release. 16 de maio de 2018. Disponível em: https://oig.nasa.gov/docs/CT-18-001.pdf. Último Acesso: 20/05/2019.

MEYER, D. (2019). Space Station, Gently Used: NASA Wants Private Companies to Take Over the International Space Hub. Artigo da Internet. Site Fortune.  06 de junho de 2018. Disponível em: http://fortune.com/2018/06/06/nasa-iss-commercial-international-space-station/. Último Acesso: 20/05/2019.

NOOSPHERE VENTURE PARTNERS LP (2018). How New Business Models Will Disrupt Old Space Industry. Artigo da Internet. Site Noosphere Ventures. 27 de setembro de 2018. Disponível em:  https://noosphereventures.com/how-new-business-models-will-disrupt-old-space-industry/.  Último acesso: 20/05/2019.

PACETE, L. G. (2018). Virgin, SpaceX, Blue Origin e o storytelling galactic. Notícia da Internet. Site Meio Mensagem. 18 de dezembro de 2018. Disponível em: https://www.meioemensagem .com.br/ home/marketing/2018/12/18/spacex-blue-origin-virgin-e-o-storytelling-galactico .html. Último Acesso: 20/05/2019.

WALL, M. (2019). 'Luxury Space Hotel' to Launch in 2021. Artigo da Internet. Site Space.com. 05 de abril de 2018. Disponível em: https://www.space.com/40207-space-hotel-launch-2021-aurora-station.html. Último Acesso: 20/05/2019.

WALL, M. (2017). 1st Private Space Station Will Become an Off-Earth Manufacturing Hub. Artigo da Internet. Site Space.com. 25 de junho de 2017. Disponível em: https://www.space. com/37079-axiom- commercial-space-station-manufacturing.html. Último Acesso: 20/05/2019.

* Rui Botelho - É mestre em mecatrônica pela UFBA, especialista em GNSS pela Universidade de Beihang (BUAA) – China e bacharel em Ciência da Computação. Foi servidor concursado da AEB, tendo atuado como Tecnologista Pleno na área de Satélites e Aplicações. Atualmente, atua em projetos de TIC como concursado em uma empresa pública da Bahia e leciona em programas de especialização na área de tecnologia, além de articulista e pesquisador de temas ligados às ciências, políticas e tecnologias espaciais. http://lattes.cnpq.br/6214855666557824