Starship: A Chave para Reduzir Pela Metade a Viagem a Urano

Os gigantes de gelo continuam sendo alguns dos destinos mais intrigantes do nosso Sistema Solar. Urano, em particular, tem despertado grande interesse, especialmente após o Decadal Survey de 2022, da Academia Nacional de Ciências dos EUA, classificá-lo como o destino de maior prioridade para uma nova missão.

Mas, por que tanta pressa?

Atualmente, ainda não temos uma missão totalmente planejada e pronta para as múltiplas janelas de lançamento que se abrirão na década de 2030. No entanto, essa aparente desvantagem pode se tornar uma grande oportunidade. Um novo sistema de lançamento está surgindo e pode mudar fundamentalmente o design de toda a missão.

A Starship da SpaceX, após uma recente série de testes bem-sucedidos, está se consolidando como um sistema de foguete revolucionário. Um novo artigo, apresentado por pesquisadores do MIT na Conferência Aeroespacial IEEE, analisou como este novo e muito mais capaz sistema de lançamento poderia impactar o desenvolvimento da Missão UOP (Uranus Orbiter and Probe), sugerida pelo Decadal Survey.

Urano: O Gigante Inexplorado

Urano é um dos planetas menos explorados. A última sonda a visitá-lo foi a Voyager 2, há cerca de 40 anos, e foi apenas um sobrevoo rápido. Nem Urano nem seu primo gigante de gelo, Netuno, jamais receberam um orbitador ou tiveram uma presença de missão consistente em seus sistemas. Eles são os únicos planetas que ainda não foram estudados em detalhes de perto.

E há muito o que aprender! Urano possui características estranhas que um estudo mais aprofundado poderia ajudar a explicar:

1.Ele está “deitado” de lado (seu eixo de rotação é quase paralelo ao plano orbital).

2.Tem um campo magnético bastante “desorganizado” ou assimétrico.

3.Pode ter luas que escondem oceanos sob suas superfícies geladas.

Além disso, planetas como Urano são os tipos de exoplanetas mais comuns que encontramos fora do nosso sistema. Portanto, estudar Urano de perto é como obter um manual de instruções para entender a maioria dos outros mundos gelados da galáxia.

O Desafio da Distância

O grande obstáculo é a distância. Urano está 19 vezes mais longe do Sol do que a Terra. A Voyager 2 levou mais de nove anos e meio para chegar lá – e ela nem sequer tentou frear para permanecer no sistema.

Cálculos anteriores para a Missão UOP (usando um foguete Falcon Heavy e várias assistências gravitacionais de outros planetas) estimaram uma viagem de mais de 13 anos. Treze anos é um tempo incrivelmente longo para manter uma missão operacional e financeiramente, e também é tempo suficiente para que a equipe crucial mude de foco. Não há dúvidas: chegar mais rápido é inegavelmente melhor.

A Revolução Starship

É aqui que a Starship entra em cena. Assumindo que sua trajetória de testes continue positiva, ela poderá estar pronta para uso regular até o final desta década, tornando-se uma opção viável para o lançamento da Missão UOP.

Dois aspectos da Starship a tornam especialmente interessante para esta missão, além de sua capacidade de elevação superior:

1. Reabastecimento em Órbita: O Posto de Gasolina Espacial

A primeira é a sua capacidade de realizar o Reabastecimento em Órbita.

•Explicação Feynman: Imagine que você está planejando uma viagem de carro incrivelmente longa, como cruzar um continente. Com um carro comum, você teria que carregar todo o combustível necessário para a viagem inteira desde o ponto de partida, o que seria impossível. A Starship resolve isso como se fosse um “posto de gasolina” no espaço. Ela é projetada para armazenar e receber combustível enquanto já está em órbita. Isso significa que, em vez de lançar todo o combustível da Terra (o que exige foguetes muito maiores e mais caros), a nave pode ser reabastecida no espaço por outras Starships. Com o “tanque cheio” no espaço, ela pode acelerar muito mais e atingir destinos distantes, como Urano, em velocidades que seriam impossíveis de outra forma.

2. Aerofrenagem: O Paraquedas de Aço

A segunda capacidade é usar a própria Starship como um escudo de Aerofrenagem.

•Explicação Feynman: Pense em um carro de corrida chegando a uma curva em alta velocidade. Para não sair da pista, ele precisa frear muito. No espaço, a sonda que chega a Urano está viajando a uma velocidade interplanetária altíssima e precisa “frear” para entrar em órbita. O problema é que frear no espaço gasta muito combustível, o que aumenta o peso de lançamento. A Aerofrenagem é como usar a atmosfera do planeta como um “freio aerodinâmico” ou um paraquedas gigante. A Starship, que já é construída para suportar o calor extremo da reentrada na atmosfera da Terra e de Marte, poderia ser usada como um escudo térmico gigante contra o calor gerado ao “raspar” na atmosfera de Urano. Em vez de se separar da sonda, a Starship viajaria com a Missão UOP até Urano, usando seu sistema de proteção térmica como um freio a ar para desacelerar a sonda e permitir que ela permaneça no sistema.

O Resultado: Uma Viagem de Seis Anos e Meio

Os cálculos dos pesquisadores mostram que a combinação de Reabastecimento em Órbita e o uso da Starship para Aerofrenagem pode reduzir o tempo de viagem para Urano pela metade, caindo para apenas seis anos e meio! Além disso, a missão não precisaria de assistências gravitacionais de outros planetas, simplificando o planejamento. Mesmo com o custo adicional de levar uma Starship inteira para a viagem, a redução drástica no tempo de operação da missão (literalmente pela metade) diminuiria significativamente o custo operacional geral.

O Futuro em Jogo

Apesar de ser a principal prioridade do Decadal Survey, a Missão UOP ainda está longe de ser uma realidade e a Starship ainda não está pronta para realizar a Aerofrenagem na atmosfera de um gigante de gelo. Se perdermos as janelas de lançamento favoráveis na década de 2030, a próxima oportunidade só virá em meados de 2040, o que significaria quase 70 anos entre as missões a este mundo fascinante.

Todos os entusiastas da ciência planetária e da exploração espacial devem torcer para que as organizações responsáveis consigam se organizar e apoiar esta viagem de volta, seja ela com a Starship ou não.