UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA ELVINO DOMINGOS LEAL TEIXEIRA
TECNOLOGIAS ESPACIAIS: A POSSIBILIDADE DE SEUS USOS NA AVIAÇÃO COMERCIAL
Palhoça 2019
ELVINO DOMINGOS LEAL TEIXEIRA
TECNOLOGIAS ESPACIAIS: A POSSIBILIDADE DE SEUS USOS NA AVIAÇÃO COMERCIAL
Monografia apresentada ao Curso de graduação em Ciências Aeronáuticas, da Universidade do Sul de Santa Catarina, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel.
Orientador: Orientadora: Profa. Dra. Conceição Aparecida Kindermann
Palhoça 2019
ELVINO DOMINGOS LEAL TEIXEIRA
TECNOLOGIAS ESPACIAIS: A POSSIBILIDADE DE SEUS USOS NA AVIAÇÃO COMERCIAL
Esta monografia foi julgada adequada à obtenção do título de Bacharel em Ciências Aeronáuticas e aprovada em sua forma final pelo Curso de Ciências Aeronáuticas, da Universidade do Sul de Santa Catarina.
Palhoça, 14 de novembro de 2019.
__________________________________________ Orientadora: Profa. Conceição Aparecida Kindermann, Dra.
Universidade do Sul de Santa Catarina ________________________________________
Prof. Orlando Flavio Silva, Esp. Universidade do Sul de Santa Catarina
RESUMO
Esta pesquisa teve como objetivo geral analisar as contribuições que as novas tecnologias espaciais desenvolvidas para serem utilizadas em espaçonaves possam trazer para a aviação comercial. O trabalho foi desenvolvido em forma de pesquisa exploratória. A análise do conteúdo qualitativo foi feita utilizando-se o Método de Comparação, através de textos apropriados publicados em livros, jornais, revistas, internet e documentários, analisados de acordo com a fundamentação teórica. Concluímos que as espaçonaves podem trazer para a aviação comercial as seguintes contribuições: a utilização do voo suborbital e os procedimentos desenvolvidos para efetuar este tipo de viagem, por equipamentos da aviação comercial, em um futuro próximo; tendo em vista que a construção de equipamentos que possam realizar tanto os voos na atmosfera, quanto os suborbitais, fazem parte do planejamento, hoje, das organizações que desenvolvem o Turismo Espacial. O uso de aviões espaciais para a realização de voos transcontinentais longos empregando velocidades, até então, nunca vistas na aviação comercial, se tornaria uma realidade.
ABSTRACT
This research aimed to analyze the contributions that new space technologies developed for use in spacecraft can bring to commercial aviation. The work was developed in the form of exploratory research. The qualitative content analysis was made using the Comparison Method, through appropriate texts published in books, newspapers, magazines, internet and documentaries, analyzed according to the theoretical foundation. We conclude that spacecraft can bring to commercial aviation the following contributions: The use of suborbital flight and the procedures developed to make this type of travel by commercial aviation equipment in the near future, given that the construction of equipment that being able to perform both atmospheric and suborbital flights are part of the planning today for organizations that develop space tourism. The use of space planes for long transcontinental flights employing speeds previously unseen in commercial aviation would become a reality.
Keywords: Space Technologies. Commercial Aviation. Suborbital flight.
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 6 1.1 PROBLEMA DA PESQUISA ... 8 1.2OBJETIVOS... ... 8 1.2.1 Objetivo Geral… ... 8 1.2.2Objetivos Específicos ... 8 1.3JUSTIFICATIVA ... 8 1.4METODOLOGIA ... 9
1.4.1Natureza e Tipo da Pesquisa ... 9
1.4.2Materiais e Métodos ... 10
1.4.3Procedimentos de Coleta de Dados ... 10
1.4.4Procedimentos de Análise de Dados ... 10
1.5ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO ... 10
2FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 12
2.1OS PRIMÓRDIOS DA AVIAÇÃO E DA ASTRONÁUTICA ... 12
2.1.1Aviação………… ... 12
2.1.2Astronáutica…… ... 14
2.1.3Possibilidade do Turismo Espacial ... 18
2.1.4Turismo Espacial: Organizações e Equipamentos ... 20
2.1.4.1 Virgin Galactic... ... 20
2.1.4.2Bristol Spaceplanes Limited ... 25
2.1.4.3Blue Origin... ... 27
2.1.5Tecnologias para Aviões em Virtude do Turismo Espacial ... 28
2.1.6Verificação do Uso das Tecnologias e Análise da Viabilidade Novos Sistemas na Aviação Comercial…. ... 30
3CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 32
1 INTRODUÇÃO
O assunto deste estudo está relacionado ao desenvolvimento das espaçonaves que serão utilizadas no Turismo Espacial, mas como tema desta pesquisa, será analisada a possibilidade de utilização das tecnologias desenvolvidas para esse fim, ou parte delas, pela aviação comercial. Feito o recorte, pretende-se dissertar, apresentando um estudo mais aprofundado para verificar o possível uso de alguns sistemas, sobretudo os que possam contribuir com um aumento significativo na velocidade média em voos comerciais de longa duração.
O trabalho será desenvolvido em forma de pesquisa exploratória, terá suas bases lógicas de investigação definidas como dedutivas, pois visa estudar a origem, desenvolvimento, e a relação entre o Turismo e a Astronáutica sob o ponto de vista das Ciências Aeronáuticas e, posteriormente, extrapolar as conclusões obtidas para analisar que contribuições podem trazer as tecnologias desenvolvidas nas espaçonaves para a aviação comercial.
Após o início do século XXI, pesquisas e testes com naves do setor privado em voos suborbitais,- que são aqueles efetuados próximos a 100 km de altitude, nos quais a nave efetua apenas um pequeno arco de órbita terrestre durante alguns minutos, mas ainda assim, se pode experimentar a falta de gravidade, a visão da curvatura da terra e da escuridão do espaço, indicavam a real possibilidade do início efetivo do Turismo Espacial em um curto espaço de tempo, com um custo econômico e complexidade técnica muito menores que nos voos orbitais. (VIRGINGALACTWEB, 2019).
De acordo com uma notícia divulgada na Folha de São Paulo, em 2004, como forma de incentivo aos projetos já existentes, o americano Peter Diamandis inspirado na competição pelo cruzamento do Atlântico sem escala, vencida por Charles Lindbergh, no início da era da aviação, criou o Prêmio X Ansari. E ofereceu 10 milhões de dólares à primeira empresa capaz de lançar ao espaço uma pequena nave com a capacidade para três pessoas, por duas vezes em um período de duas semanas. A competição teve a participação de vinte e sete equipes de sete países e foi vencida em 04 de outubro de 2004 pela nave spaceshipone, projetada pelo engenheiro aeronáutico Burt Rutan com sua empresa Scaled Composites em conjunto com a Virgin Galact, depois de pousar no aeroporto de Mojave, sul da Califórnia, após o seu voo suborbital ter alcançado uma altitude de 100 quilômetros e retornado em segurança.
Nos anos seguintes poucas empresas conseguiram manter os seus projetos em atividade. A Scaled Composites ao efetuar um dos seus voos de teste, ainda em 2014, com a spaceshiptwo, que se acidentou e vitimou fatalmente o seu copiloto, provocou uma revisão no cronograma do projeto e o seu retorno em 2016. (FOLHA DE SÃO PAULO, 2016).
Atualmente, três empresas lideram as atividades relativas ao turismo espacial: A Blue Origin de propriedade de Jeff Bezos, um dos homens mais ricos do mundo, com a sua nave New Shepard. Este equipamento usa uma tecnologia parecida com os equipamentos tradicionais do início da corrida espacial, em que um foguete eleva uma cápsula tripulada além dos limites da estratosfera e depois se separam, e a cápsula efetua um rápido voo sub-orbital em seguida, reingressando na atmosfera e efetuando um pouso vertical.
A segunda empresa é o time formado pelas Scaled Composite e Virgin Galact com a spaceshiptwo que é uma nave que funciona como aeronave na atmosfera e espaçonave fora dela. Decola acoplada a uma nave mãe até 15.000 metros de altitude, então se separa e aciona o foguete para atingir o seu apogeu no voo suborbital; ao ingressar novamente na atmosfera, faz um voo planado e pousa no aeroporto de origem ou na alternativa. (VIRGINGALACTWEB, 2019).
A terceira empresa trata-se da Bristol Spaceplanes Limited que possui 3 projetos em sequência. O primeiro é o ascender, que segundo os seus criadores, é uma pequena aeronave espacial destinada a voos suborbitais com capacidade para um piloto e um passageiro, projetada para abrir caminhos para veículos posteriores na sequência do desenvolvimento planejado. A segunda nave á a spacecab que seria uma versão ampliada e refinada da anterior, com a capacidade de dois tripulantes e seis passageiros, poderá ser usado para transportar pessoas ou carga à Estação Espacial Internacional ou lançamento de satélites. Finalmente, a sua segunda geração de aviões espaciais seria representada pela spacebus um projeto para 50 passageiros que no futuro seria usado para o transporte de pessoas para os hotéis espaciais. (BRISTOL SPACE PLANESWEB, 2019).
Normalmente a arquitetura dos sistemas criados para função específica, com numerosos conceitos sendo desenvolvidos, construídos e testados, após o amadurecimento do produto, alguns conceitos se estabelecem e outros são desprezados. Segundo Guerster e Crawley, (2019) este padrão pode ser observado atualmente na indústria do turismo espacial suborbital. Estes pesquisadores investigam quais modelos apresentam uma melhor relação entre o custo e a segurança.
1.1 PROBLEMA DA PESQUISA
Que contribuições podem trazer as novas tecnologias desenvolvidas para serem utilizadas em espaçonaves para a aviação comercial?
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
Analisar as contribuições que as novas tecnologias desenvolvidas para serem utilizadas em espaçonaves possam trazer para a aviação comercial
1.2.2 Objetivos Específicos
a) Discorrer de forma sintética sobre os primórdios da aviação; b) Apresentar um breve relato sobre o surgimento da Astronáutica; c) Discorrer sobre a possibilidade do Turismo Espacial;
d) Descrever algumas organizações ligadas ao Turismo Espacial e os seus equipamentos.
e) Identificar quais tecnologias estão sendo desenvolvidas para aviões, em virtude do Turismo Espacial;
f) Verificar quais dessas tecnologias poderiam ser utilizadas na aviação comercial;
g) Analisar a viabilidade do uso de novos sistemas na aviação comercial.
1.3 JUSTIFICATIVA
Este trabalho apresentará um estudo sobre as espaçonaves em desenvolvimento para o uso no Turismo Espacial, e a possibilidade de um posterior uso de alguns dos seus sistemas para melhorar a eficiência das aeronaves comerciais utilizadas em voos transcontinentais de longa duração.
As primeiras ideias sobre os voos comerciais supersônicos e sobre o turismo espacial sugiram durante a corrida espacial entre os Estados Unidos da América e a antiga União Soviética nos anos da guerra fria, e contaram com previsões baseadas no forte apoio governamental de ambas as partes. O restante do mundo também era influenciado pelos
constantes desenvolvimentos tecnológicos, legado positivo daquele momento. Enquanto a união entre ingleses e franceses desenvolvia o projeto do Concorde, a rede internacional de Hotéis Hilton imaginava a construção de um hotel em órbita terrestre. (SPACEFUTUREWEB, 2019).
Com a conquista da Lua pelos americanos, durante o projeto Apolo, o interesse político pelos voos espaciais teve uma enorme queda em ambas as partes da polarização política Capitalismo / Comunismo e, com ela, um proporcional corte no orçamento dos programas espaciais de ambos os países. Os hotéis espaciais nunca foram além de sonhos e o Concorde saiu de operação há quase duas décadas. Atualmente, com uma forte participação do setor privado na aviação e a sua entrada em projetos da área espacial, contempla-se a possibilidade de uma colaboração ainda mais forte entre estas duas importantes indústrias. (SPACEFUTUREWEB, 2019).
Neste trabalho será apresentado um estudo sobre as espaçonaves em desenvolvimento pela iniciativa privada para o uso no Turismo Espacial, e a possibilidade de uma posterior utilização de alguns dos seus sistemas para melhorar a eficiência das aeronaves comerciais operadas em voos transcontinentais de longa duração. Sem a intenção de esgotar o assunto tentar-se-á neste estudo responder as seguintes perguntas: foguetes poderão ser utilizados como grupo motopropulsor das futuras aeronaves comerciais? haverá um grande aumento na velocidade média das aeronaves em voos intercontinentais? procedimentos de voo suborbital poderão ser adaptados para a aviação comercial?
Por se tratar de um Trabalho de Conclusão de Curso, abordando um assunto ligado tanto à aviação comercial quanto ao turismo espacial, por este tema não contar com um rico material bibliográfico publicado a seu respeito no nosso país, este trabalho servirá de introdução ao tema para estudantes e pessoas ligadas a estes dois setores do nosso mercado.
Do ponto de vista pessoal, em razão do autor deste projeto ter a sua vida profissional e acadêmica ligada tanto ao Turismo, quanto às Ciências Aeronáuticas, nasceu a ideia da produção desta monografia.
1.4 METODOLOGIA
O trabalho será desenvolvido em forma de pesquisa exploratória, tem suas bases lógicas de investigação definidas como dedutivas, pois visa estudar a origem, desenvolvimento, e a relação entre o Turismo e a Astronáutica sob o ponto de vista das Ciências Aeronáuticas e, posteriormente, extrapolar as conclusões obtidas para analisar que contribuições podem trazer as tecnologias desenvolvidas nas espaçonaves para a aviação comercial.
Apresenta uma abordagem qualitativa. Foram necessários também dados estatísticos de origem secundária que serão obtidos através de pesquisa bibliográfica.
1.4.2 Materiais e Métodos
Os materiais analisados serão:
Bibliográficos: Livros referentes às Ciências Aeronáuticas e ao Turismo, artigos e periódicos que apresentem estudos sobre o tema estudado.
1.4.3 Procedimentos de Coleta de Dados
O procedimento de coleta de dados caracteriza-se como bibliográfico. Pode-se dizer que o levantamento bibliográfico busca fontes baseadas em toda a literatura. Neste contexto, para Marconi e Lakatos (2003) fica claro que um levantamento tem como base a limitar quais são as fontes de base para uma pesquisa.
1.4.4 Procedimentos de Análise de Dados
A análise do conteúdo foi feita utilizando-se o Método Qualitativo, através de textos apropriados publicados em livros, jornais, revistas, internet e documentários.
1.5 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
Este trabalho foi estruturado de modo que os objetivos propostos fossem atingidos, tendo sido composto como descrito abaixo:
No capítulo 1, apresenta-se a introdução, em que estão contidos o problema de pesquisa, os objetivos, a justificativa e metodologia.
O capítulo 2 apresenta a fundamentação teórica, versando sobre os primórdios da aviação e astronáutica, possibilidade do Turismo Espacial, organizações e equipamentos, tecnologias para aviões em virtude do Turismo Espacial, verificação e análise do uso das tecnologias e novos sistemas na aviação comercial.
No capítulo 3, são feitas as considerações finais. Para encerrar o trabalho, apresentamos as referências.
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 OS PRIMÓRDIOS DA AVIAÇÃO E DA ASTRONÁUTICA
2.1.1 Aviação
Uma das mais antigas e conhecidas tentativas de voar feita pelo homem tem origem na mitologia grega, quando Dédalo e o seu filho Ícaro alçaram voo da ilha de Creta com suas asas feitas de pena e cera. O final desta lenda não foi um sucesso, assim como, também não foram as primeiras experiências de voo na vida real.
Os antigos projetistas, e até mesmo Leonardo da Vinci, já no século XV, defendiam e estudavam a possibilidade de o homem poder voar de forma semelhante aos pássaros. Este mito somente foi quebrado em 1680 com a publicação da obra De motu animalium, de Giovanni Borelli, que cientificamente provava ser impossível o voo daquela maneira, para os seres humanos. (PALHARES, 2003).
Em 1709, o padre brasileiro Bartholomeu de Gusmão, na presença do rei de Portugal D. João V e sua corte, em Lisboa, fez um pequeno balão de ar quente se elevar a uma altura de 4 metros, apresentando uma possibilidade de o homem ganhar as alturas. (AZEVEDO, 2006).
A história da aviação, na concepção que conhecemos hoje, teve origem com o cientista britânico George Cayley, que em 1804 estabeleceu os conceitos fundamentais da teoria de voo do mais pesado que o ar. Cayley construiu o primeiro modelo de planador conhecido, e em 1809, montou um outro planador, em escala real, capaz de ser tripulado por uma pessoa. Após alguns voos bem-sucedidos, o piloto de teste de Cayley morre ao se acidentar no vale onde eram feitas as experiências. (PALHARES, 2003).
Depois de estudar Cayley, o alemão Otto Lilienthal inventou em 1891, o precursor da asa delta atual. Com este tipo de planador Lilienthal realizou mais de mil voos do alto de uma colina, morrendo em 1896, após uma manobra malsucedida. (LEMOS, 2012).
Ao se aproximar o final do século XIX, a humanidade dispunha de duas maneiras de realizar o seu sonho de voar: utilizando balões ou planadores, mas nenhum destes aparelhos tinha condições de utilizar os motores da época, em função dos mesmos serem muito pesados. (SILVA, 2001).
Em 1897, Santos Dumont constrói o primeiro motor com possibilidade de ser empregado na aeronáutica. No ano seguinte, o brasileiro monta o seu primeiro balão dirigível. Em 1901, Dumont vence o prêmio Deutsch, por ter contornado a Torre Eiffel dentro de um prazo pré-estabelecido de 30 minutos. (SILVA, 2001).
Em Paris, na França, no dia 23 de outubro de l906, o brasileiro Alberto Santos Dumont diante de uma grande quantidade de testemunhas, realizou com seu aeroplano 14-Bis um voo pela distância de 20 metros. Este feito foi repetido três semanas depois, quando o 14-Bis decolou, voou por uma distância de 220 metros em 21 segundos, e pousou em segurança. O Aeroclube da França lhe outorgou a medalha de ouro como autor do primeiro voo homologado de avião da história. (INCAER,1988).
Nos anos seguintes, Santos Dumont com o Demoiselle, aeronave fabricada em bambu, metal e seda, faz pequenas viagens para visitar um amigo que morava nas proximidades de Paris, tornando assim, efetivamente o avião num meio de transporte aéreo. (SILVA, 2001).
A partir do ano de 1914, durante a Primeira Guerra Mundial, o avião foi usado como uma das mais importantes armas. Durante o conflito, milhares de aeronaves foram construídas, e ao final da guerra, os conhecimentos sobre a aviação tiveram um imenso desenvolvimento, preparando o início de uma nova atividade na área dos transportes: a aviação comercial. (LEMOS, 2012).
Os primeiros voos em linha regular para o transporte de passageiros, no mundo, foram iniciados no dia 5 de fevereiro de 1919, entre as cidades de Berlim e Weimar, na Alemanha, pela empresa Deutsche Luft Reederei. (MONDEY,1973, apud PALHARES, 2003).
No decorrer da década de 1920, algumas conquistas contribuíram para o desenvolvimento dos transportes aéreos, em nível internacional, como por exemplo: a primeira travessia do Atlântico Sul, entre as cidades de Lisboa e o Rio de Janeiro, realizada pelos portugueses Gago Coutinho e Sacadura Cabral, em 1922; e o primeiro voo direto, sem escalas, entre Nova York e Paris feito por Charles Lindbergh, no ano de l927. (Lemos, 2012).
Durante a década de 1930 pode-se destacar a criação da aeronave Douglas DC3, que ficou famosa por ser a primeira de uma geração que era capaz de gerar lucro, e ao mesmo tempo oferecer a segurança necessária para uma maior confiança nos transportes aéreos. (O GLOBO, 2006).
Na fase final da Segunda Guerra Mundial (1939-1945), foram introduzidos os aviões de caça que usavam motores a jato, evolução técnica que na segunda metade da década
seguinte, foi utilizada na construção de grandes aviões a jato, para o transporte de passageiros, a exemplo do Boeing 707, com capacidade para transportar de 149 a 181 passageiros, a uma velocidade de aproximadamente 800 km/h. (LEMOS, 2012).
Entre o final da década de 1960 e o início dos anos 70, entraram em operação os aviões wide-bodies (Boeing 747, DC-10), no caso do B-747, capaz de transportar mais de 400 passageiros. Atualmente, já próximo à terceira década do século XXI, temos em operação o Airbus-380, com uma capacidade de transportar até 800 passageiros, mas observa-se a afirmação das grandes aeronaves com apenas dois motores, como aviões desde o Airbus 300 e o Boeing 777. (LEMOS,2012).
2.1.2 Astronáutica
O astrônomo brasileiro Ronaldo Rogério de Freitas Mourão, em seu livro: Explicando Astronáutica, apresenta a seguinte definição para esta ciência:
A astronáutica é a ciência que tem por objetivo estudar todos os aspectos de locomoção no espaço exterior. Seu estudo inclui problemas relativos à tecnologia da propulsão de foguetes no espaço, às órbitas dos satélites artificiais, à estabilização de naves, ao desenvolvimento de instrumentos de prospecção, recepção e transmissão de informes, às técnicas de pouso em corpos celestes e à sobrevivência do homem no espaço. (MOURÃO, 1984, p.9).
Assim como voar, a vontade de visitar outro astro celestes além da Terra foi um antigo sonho da humanidade, mas dada à restrição tecnológica imposta aos tempos idos, esta vontade ficou nos campos do imaginário, da literatura ou da teoria. Desde alguns séculos, obras foram escritas tendo como tema as viagens espaciais, como por exemplo: Somnium, publicada em 1634, cujo autor, o astrônomo alemão Johnnes Kepler, viajou até a lua num sonho. Entretanto, foi o escritor francês Júlio Verne através de sua obra de ficção científica, Da Terra à Lua, publicada em 1865, que descreveu uma viagem até o nosso satélite, por meio de processos meramente científicos. Esta obra acabou influenciando vários pioneiros da astronáutica, como o professor de matemática Konstantin Edwardovich Tsiolkovski na Rússia. (MOURÃO, 1984).
O planejamento teórico dos voos espaciais se fundamenta no conjunto de leis elaboradas por dois importantes gênios do conhecimento humano: Johnnes Kepler, que descreveu as órbitas dos corpos no espaço, formulando as leis do movimento planetário, e no físico inglês Isaac Newton, ao enunciar a lei da gravitação universal. A viabilização de equipamentos, para que a teoria pudesse se tornar realidade, teve início muito tempo atrás,
época em que nem mesmo os princípios teóricos que fundamentam as leis de Kepler e Newton, haviam sido cogitados. (MOURÃO, 1984).
Antes que Kepler e Newton pudessem anunciar as suas leis, uma longa estrada foi preciso ser trilhada nos campos do pensamento humano. A Grécia antiga teve uma grande participação na formação do pensamento dos povos ocidentais, lá os seus principais sábios deduziam ser a terra o centro do Universo, com os outros corpos celestes orbitando o nosso planeta em perfeitos círculos concêntricos. Era o sistema chamado de Geocentrismo. (MOURÃO, 1994).
Apesar da força que a teoria geocêntrica dispunha no mundo grego, nem todos os sábios da antiguidade concordavam com a mesma: o astrônomo Aristarco de Samos, que viveu entre os anos de 310 e 230 a.C. afirmava que o Sol, não a Terra, era o centro do Universo. Aristarco defendia o heliocentrismo, porém, não obteve crédito. Em parte, porque os gregos admiravam a ideia do homem ocupar o lugar central do Universo, e também devido à sistematização do geocentrismo feita pelo astrônomo grego Hiparco, no século II a.C. O geocentrismo foi desenvolvido e reafirmado no século II d.C. pelo astrônomo Cláudio Ptolomeu, da escola de Alexandria, no Egito, permanecendo por muitos séculos como o sistema aceito pelos estudiosos e, principalmente, pela Igreja Católica. (BONJORNO, 1992).
Em 1543, Nicolau Copérnico lança o livro sobre as revoluções das esferas celestes, onde argumentava que o sol era o centro das órbitas planetárias. Suas descobertas foram apoiadas por outros astrônomos, mas contradiziam os ensinamentos da igreja, e posteriormente, por ela foram condenadas.
O astrônomo dinamarquês Tycho Brahe descobriu em 1572, o surgimento de uma nova estrela na constelação de Cassiopéia, isto abalou o conhecimento dos antigos, pois acreditava-se que as estrelas eram eternas e imutáveis. O matemático alemão Johannes Kepler, defensor do heliocentrismo, foi convidado por Tycho Brahe- que defendia um sistema intermediário, no qual os planetas giravam em torno do Sol e a Lua em volta da Terra, para que trabalhassem juntos. Kepler aceitou, e após a morte de Tycho, em 1601, tornou-se o Matemático Imperial, herdou todos os escritos do colega, podendo, assim, formular as leis do movimento planetário. (BONJORNO,1992).
Outro pensador que ajudou o estabelecimento da teoria heliocêntrica, foi Galileu Galilei, que após aperfeiçoar o telescópio, descobriu os satélites de Júpiter. Galileu foi incitado por Kepler a publicar suas pesquisas para confirmar a tese de Copérnico, mas devido à oposição da Igreja Católica, acabou tido como herege e condenado a uma prisão domiciliar.
Estas questões foram finalmente esclarecidas após a explicação da mecânica celeste por Isaac Newton, através da sua lei da gravitação universal. (BONJORNO,1992).
Tão importante quanto a teoria que permite aos homens planejar os seus voos espaciais, a invenção, produção e o desenvolvimento dos foguetes foi outro fator de grande importância para a conquista do espaço. Segundo Mourão (1984), acredita-se que o foguete tenha sido inventado pelos chineses e, por volta do ano 1232, foi usado por exércitos daquele povo. A partir do ano de 1300, seu uso se espalhou pela Ásia e Europa. Fabricados inicialmente com uma mistura de carvão, salitre e enxofre, estes artefatos foram usados para transportar cargas incendiárias durante alguns dos antigos conflitos, e principalmente como fogos e artifícios em época de comemorações. No século XIX, o militar britânico Willian Congrève fabricou foguetes capazes de transportar explosivos por uma distância de até 2,7 km. Nos Estados Unidos, o inventor Willian Hale melhorou a precisão destes artefatos, introduzindo três aletas no lugar do cabo de madeira que direcionava os antigos modelos. Os americanos utilizaram estes foguetes na Guerra da Secessão Americana (1861-1865), e em ambos os lados do conflito. (MOURÃO, 1994).
De acordo com Umanski (2001 apud RUSSIANSPACEWEB, 2019), a Russia foi outro país no qual alguns estudiosos se dedicaram à pesquisa para a construção de foguetes, e existem informações sobre o desenvolvimento de um foguete de sinalização que teria alcançado uma altitude de centenas de metros no ano de 1717.
Segundo Karpenko (1999, apud RUSSIANSPACEWEB, 2019), o engenheiro russo Alexander Zasyadko desenvolveu, a partir do ano de 1815, testes para a fabricação de mísseis de campo de batalha. Estes testes experimentais acabaram por permitir a fabricação em massa de foguetes que levaram à formação da primeira unidade de mísseis do exército russo, por volta do ano de 1827; tais equipamentos chegavam a ter um alcance entre 1.600 e 2.700 metros. Os mísseis de Zasyadko foram empregados pela primeira vez durante a guerra entre a Rússia e a Turquia, no ano de 1825.
Outros engenheiros russos contribuíram para o desenvolvimento na construção de foguetes, a exemplo de Konstantin Konstantinov, que estudou diferentes métodos de estabilização, fazendo com que seus foguetes atingissem distancias entre 4 e 5 quilômetros. (GLUSHKO, 1985, apud RUSSIANSPACEWEB, 2019).
Do ponto de vista da utilização dos foguetes como meio propulsor de um equipamento que pudesse servir para o transporte de pessoas, segundo Mozhorin (1986, apud RUSSIANSPACEWEB, 2019), na Rússia, por volta da metade do século XIX, a ideia dos voos através da atmosfera terrestre já era mencionada expressamente por Tretesky, Sokovnin
e Teleshev. Entretanto, foi Nikolai Kibalchich, um técnico em explosivos, pertencente à organização antigovernista radical “Narodnaya Volya” quem fez a proposta mais famosa, quando estava preso no Forte Petrapavloskaya, em São Petersburgo, esperando pela sua execução, por ter feito parte do assassinato do Imperador Alexandre II, ele esboçou e descreveu um veículo tripulado, movido por um foguete, abastecido de combustível sólido, com direção controlada, ajustando-se a posição dos jatos de potência. (RUSSIANSPACEWEB, 2019).
Em 31 de março de 1881, dois dias antes da sua execução, Kibalchich fez um requerimento oficial ao ministro de assuntos internos da Russia, pedindo que sua proposta fosse avaliada. Em 26 de março de 1882, o General Komarov enviou os documentos ao departamento de Polícia do Estado. (TARASOV, 2000, apud RUSSIANSPACEWEB, 2019).
Todavia, o projeto de Kibalchich foi vítima de retaliações políticas, permanecendo intocado até agosto de 1917. Durante a era soviética, os manuscritos de Kiblachich se transformaram em arma de propaganda oficial. Historiadores soviéticos escreveram como os manuscritos influenciaram, o então jovem, Sergei Korolev. (GOLOVANOV, 1994 apud RUSSIANSPACEWEB,2019).
Os estudos do professor Tsiolkovsky resultaram no desenvolvimento das teorias matemáticas sobre as viagens espaciais, possibilitando o surgimento da Astronáutica como ciência. E em 1903, ele preconiza a utilização do foguete como propulsor de naves espaciais e propõe o uso do hidrogênio e oxigênio líquido como fonte de energia. Foi a partir de Tsiolkovsk que a lei de ação e reação de Isaac Newton começou a ser utilizada no sentido de uma viagem ao espaço. (MOURÃO, 1994)
Enquanto os estudos do russo Tsiolkovsky, do início de século XX, lamentavelmente caíam no esquecimento, o americano Robert Hutchings Goddard, em 1909, toma conhecimento da possibilidade de utilização de oxigênio e hidrogênio líquidos para propelir foguetes; mas o desenvolvimento da Astronáutica só atinge um estágio significativo após o término da Primeira Guerra Mundial, com três publicações que são tidas hoje como clássicas: A method of reaching extreme altitudes, publicado em 1923, que trata de um estudo matemático sobre o princípio dos foguetes, feito por Goddard; Die Rabete zudem Planetenraumen, também de 1923, onde o físico austríaco-alemão Hermann Oberth estabelece a maioria das teorias fundamentais sobre os voos espaciais e faz uma análise dos problemas na construção de foguetes que utilizam combustível líquido; Die Erreichbarkeit der Himmehskörper do ano de 1925, no qual o engenheiro alemão Walter Hohmann, divulga os princípio da navegação espacial. No dia 16 de março de 1926, Goddard obtém êxito no
lançamento do primeiro foguete com propulsão obtida através de combustível líquido, confirmando as ideias desenvolvidas anteriormente. (MOURÃO, 1984).
Durante os anos das décadas de 1920 e 1930, embora as experiências com foguetes tenham continuado a ocorrer nos Estados Unidos e em outros países, dois se destacaram no desenvolvimento destes artefatos: a Alemanha e a Rússia. A Alemanha foi a primeira a perceber a importância que estes equipamentos teriam para a humanidade e tomou a dianteira nas pesquisas, criando em 1932, um grupo para o estudo aprofundado dos foguetes, e tinha como principais responsáveis os alemães Walter Domberg e Werner Von Braun. Seus trabalhos resultaram na fabricação dos foguetes alemães V-1 e V-2, utilizados durante a Segunda Guerra Mundial contra a Inglaterra. (MOURÃO, 1984).
Após o final da Segunda Guerra Mundial, com a derrota da Alemanha, os especialistas em foguetes daquele país se e fugiram para os Estados Unidos e para a Rússia, uma vez que havia a ameaça de serem eliminados pelos nazistas, para que não fossem presos e interrogados pelos, então, inimigos da Alemanha.
Mesmo tendo lutado pelo mesmo lado na guerra, russos e americanos tinham como objetivo impor os seus modelos políticos e econômicos ao mundo, uma vez que estes modelos, o comunismo e o capitalismo, eram antagônicos, surgiu uma nova corrida armamentista chamada Guerra Fria, e com ela a Corrida Espacial, em que o país que conquistasse o espaço e usasse armas nucleares, dominaria o planeta. (OS ELEITOS, 2003).
2.1.3 Possibilidade do Turismo Espacial
O turismo é uma atividade importante para as pessoas, e hoje existe uma grande quantidade de produtos turísticos disponíveis no mercado. Com o boom tecnológico do século XX, o número de atrações turísticas subiu exponencialmente e restaram muito menos lugares aos quais ainda não temos acesso. Entretanto, existe um destino desejado que não fica exatamente na Terra, mas a pelo menos 100 km acima de da superfície; uma linha considerada fronteira convencional da travessia para o espaço. (BUNGEZ, 2015).
O turismo espacial é uma das mais novas segmentações da atividade turística, e por ser o estudo do turismo algo também recente, se comparado ao estudo de algumas outras áreas do conhecimento humano, o conjunto dos seus conceitos ainda encontram-se em evolução.
Segundo Guerster (2018), a indústria do turismo espacial suborbital é caracterizada por disponibilizar o transporte de turistas a uma altitude de aproximadamente
100 km e proporcioná-los a experiência, durante alguns minutos, de perceber a ausência da gravidade e a observação da curvatura terrestre.
O voo suborbital se mostra muito interessante ao desenvolvimento do turismo espacial na atualidade, devido à sua menor complexidade técnica e a um investimento econômico muito inferior que o necessário para colocar naves em órbitas terrestres completas ou construir uma estação espacial para receber turistas.
Goeblich (2002) enfoca os voos suborbitais de curta duração, examinando o estágio de desenvolvimento dos veículos e comparando suas capacidades. Os objetivos da investigação são: fornecer uma visão geral do mercado do turismo espacial; determinar se os veículos suborbitais do estudo são tecnicamente viáveis; estimar os preços das passagens, a fim de verificar a viabilidade econômica das operações.
Retornando a um passado não muito remoto, podemos verificar que o interesse no Turismo Espacial data do século passado. O National Aerospace Laboratory (NAL) patrocinou a primeira pesquisa de demanda para o Turismo Espacial que foi realizada no Japão em 1993. No total, 3030 japoneses, em todas as faixas etárias, foram entrevistados. Os resultados revelaram que mais de 70% dos participantes com menos de 60 anos, e mais de 80% das pessoas com idade inferior a 40 anos, responderam que gostariam de praticar o turismo espacial pelo menos uma vez na vida. Com relação aos custos, 70% das pessoas disseram que gastariam até três meses de salários por uma viagem desta. O NAL efetuou em 1995, outra pesquisa, para comparação, nos Estados Unidos e Canadá. (COLLINS,1995).
Em 1994, outro estudo, utilizando formulários semelhantes aos das pesquisas no Japão e América do Norte, foi realizado na Alemanha. Em função da padronização do método, S. Abitzsch, do Aerospace Institute of the Techinical University, em Berlin, pôde fazer uma comparação destas pesquisas em seu trabalho Prospects of Space Tourism, de 1996. (LINDSKÖLD, 1999).
O estudo Space Tourism and Its Effects On Space Commercialization, realizado por Anders Lindsköld, fez parte dos pré-requisitos do curso de graduação de Master of Space Studies na International Space University, no qual as suas principais conclusões foram as seguintes:
Todas as pesquisas indicam que existe um grande interesse do público no turismo espacial, e estas pessoas estão preparadas para investir uma quantidade significativa de recursos para realizar os seus objetivos.
O turismo espacial é a única atividade capaz de gerar uma demanda necessária para baixar os custos das viagens espaciais.
São boas as chances de construção de uma infraestrutura turística espacial nos próximos 25 anos. Uma vez que isso acontecendo, outras facilidades serão rapidamente construídas.
O turismo espacial contribuirá para tornar os veículos de lançamentos espaciais mais econômicos e seguros.
Atualmente o Turismo Espacial não atingiu o nível de desenvolvimento esperado pelos estudos feitos há mais de duas décadas, pois os seus voos suborbitais ainda não estão disponíveis para o público geral. Muitas poucas pessoas efetuaram voos espaciais como turistas, ainda assim, em conjunto com astronautas profissionais.
Mesmo que o Turismo Espacial não tenha atingido o desenvolvimento previsto em estudos anteriores, pesquisadores atuais também chegam a conclusões positivas para futuro muito próximo.
O início dos voos turísticos suborbitais abrirá o caminho para uma revolução na maneira como vemos e gerenciamos a sociedade. É difícil imaginar a direção em que esse primeiro passo nos levará. Assim como 100 anos atrás, o surgimento do carro transformou radicalmente o mundo e gerou indústrias inesperadas, podemos prever uma transformação semelhante em termos de atividades humanas no espaço. (BUNGHEZ,2015).
Corina Larisa Bunghez (2015), em seu artigo: Bucharest Academy of Economic Studies teve como objetivo analisar a atual situação do turismo espacial e determinar o seu potencial tanto social como economicamente. Compara o início do turismo espacial ao da aviação, há aproximadamente 100 anos e especula os benefícios que o seu desenvolvimento trará para novas indústrias e tecnologia.
Segundo afirma Bunghez (2015, p.101),
O desenvolvimento do setor de turismo espacial geraria, além de informações científicas e avanços tecnológicos, um componente econômico importante direto. Isso levará a um crescimento exponencial deste setor. Porque o turismo espacial tem potencial para se tornar um novo ramo importante do turismo, indústria que utiliza tecnologia aeroespacial avançada, os efeitos econômicos desse desenvolvimento serão significativos para ambas as indústrias envolvidas, bem como para o progresso econômico global e o desenvolvimento da sociedade como um todo.
2.1.4 Turismo Espacial: Organizações e Equipamentos 2.1.4.1 Virgin Galactic
Em setembro de 2004, a organização inglesa Virgin Group anunciou que havia iniciado o entendimento para a obtenção da licença que permitiria a criação da primeira empresa privada a fazer o transporte comercial de passageiros ao espaço. A tecnologia
necessária para a concretização deste objetivo já estava disponível e era de propriedade da empresa americana Mojave Aerospace Venture (M.A.V.), que em conjunto com a empresa Scaled Composites construiu o veículo espacial reutilizável spaceshipone, vencedor, em outubro daquele mesmo ano, do prêmio Ansari X Prize, no valor de 10 milhões de dólares. (VIRGINGALACTWEB, 2019).
A união destas organizações permitiu a criação de uma nova empresa dedicada ao desenvolvimento do turismo espacial, chamada Virgin Galactic. Uma nova versão da spaceshipone foi construída, com o objetivo de transportar passageiros para voos com duração de duas horas, das quais, aproximadamente quinze minutos em órbita terrestre baixa (voo suborbital).
A Virgin Galactic esperava cumprir todas as exigências de segurança necessárias para iniciar os voos suborbitais, com os turistas espaciais a partir de 2008, porém, atrasos e um acidente durante voo de testes em 2014 fizeram com que até a presente data os voos comerciais não iniciassem, embora centenas de pessoas já tenham pago por suas viagens. (VIRGINGALACTWEB, 2019).
O conjunto de vôo da Virgin Galactic é composto pela espaçonave spaceshiptwo e a aeronave whiteknighttwo (nave mãe).
O whiteknighttwo é um avião a jato de fuselagem dupla, quadrimotor, projetado sob medida para transportar a spaceshiptwo até uma altitude de 50.000 pés, de onde será lançada. O conceito de veículo espacial de lançamento aéreo já existe há décadas e é ideal para voos espaciais comerciais por razões de segurança, experiência do passageiro e eficiência energética. (VIRGINGALACTWEB, 2019).
O primeiro whiteknighttwo, VMS Eve, foi lançado em 2008 e completou um extenso programa de voo de teste. O VMS Eve é o maior veículo de aviação composto em serviço e possui uma carga útil única e alta altitude. O design do catamarã fornece uma área de carga útil grande e facilmente acessível e facilita a separação quando a nave espacial é liberada. As cabines gêmeas são do mesmo molde da nave espacial. Isso permite uma fabricação eficiente, mas também fornece uma potencial plataforma de treinamento para pilotos e passageiros das espaçonaves. (VIRGINGALACTWEB, 2019).
Figura 1. Whiteknighttwo
Fonte: VIRGINGALACT, 2019
A spaceshiptwo é uma espaçonave reutilizável e dotada de asas, capaz de transportar ao espaço seis passageiros e dois pilotos, mantendo a segurança mesmo com a alta frequência dos voos. Possui um motor de foguete híbrido – que utiliza simultaneamente tanto o combustível sólido, quanto o líquido, combinando, desta forma, a simplicidade de um motor sólido com a controlabilidade de um líquido. O motor de foguete da spaceshiptwo pode ser desligado com rapidez e segurança a qualquer fase do voo. (VirginGalactWeb, 2019).
O recurso mais inovador da spaceshiptwo é sua capacidade exclusiva de alterar sua forma no espaço para garantir uma reentrada segura repetível. Ao girar as asas e as barras da cauda para cima enquanto estiver no espaço, a estabilidade e a taxa de desaceleração do veículo em descida são controladas por forças aerodinâmicas. Esse design de "difusão" tira o melhor dos designs tradicionais de cápsulas e de veículos espaciais alados e adiciona um pouco de mágica. O conceito de “plumagem” é frequentemente comparado a uma peteca ou passarinho de badminton - e prova que, às vezes, os projetos mais perturbadores podem surgir das origens mais humildes. (VIRGINGALACTWEB, 2019).
O projeto da cabine da spaceshiptwo teve como prioridade maximizar a segurança, o conforto e a experiência dos astronautas. Seus assentos articulados gerenciam a exposição às forças G durante a subida e descida. A cabine é espaçosa, e visa otimizar a experiência de gravidade zero fora da atmosfera para os turistas espaciais. (VIRGINGALACTWEB, 2019).
Após cada voo a spaceshiptwo, por ser reutilizável, necessita apenas de reabastecimento e verificações normais. A atual spaceshiptwo operacional da Virgin Galactic foi nomeada VSS Unity pelo professor Stephen Hawking durante uma cerimônia de inauguração em 2016. (VIRGINGALACTWEB, 2019).
Figura 2. Spaceshiptwo
Fonte: VIRGINGALACTICWEB, 2019
Figura 3. O conjunto
Fonte: VIRGINGALACTICWEB, 2019
A figura seguinte apresenta como é executado o voo suborbital da spaceshiptwo.
Figura 4. Perfil de voo
Fonte: VIRGINGALACTICWEB, 2019
A aeronave whiteknighttwo decola com a nave espacial spaceshiptwo acoplada à parte inferior de sua fuselagem, executa um voo ascendente até a altitude de 15 mil metros. A spaceshiptwo, então, se separa da nave mãe, aciona o seu foguete e continua a subida até superar os 100 mil metros de altitude, ultrapassando os limites superiores da atmosfera, onde
desliga o motor, altera a configuração de suas asas e executa um arco de órbita, voando no espaço sideral, por um tempo que varia entre sete e quinze minutos. Os seus ocupantes experimentam o ambiente em gravidade zero, podem observar os astros sem a interferência da atmosfera, e a Terra pode ser vista do espaço. Logo após, a spaceshiptwo reingressa na atmosfera, volta à sua configuração normal e efetua um voo planado até o pouso no local da partida. (VIRGINGALACTWEB, 2019).
2.1.4.2 Bristol Spaceplanes Limited
A Bristol Spaceplanes Limited, uma empresa fundada em 1991, na Inglaterra, com o objetivo de prestar assistência técnica e consultoria para outras empresas de negócios em áreas comerciais no espaço. Atualmente possui os seguintes projetos:
O ascender é um pequeno avião espacial suborbital projetado para usar a tecnologia existente e preparar o caminho para os outros projetos na sequência de desenvolvimento. O ascender foi projetado especificamente para gerar receitas a um custo e risco mínimos de desenvolvimento para poder despertar o interesse de investimento do setor privado. (BRISTOLSPACEPLANEWEB, 2019).
O ascender carrega um piloto e um passageiro ou experimento. O passageiro permanece amarrado no assento durante o voo, decola de um aeródromo comum usando seu motor turbo-fan e sobe em velocidade subsônica a uma altura de 8 km. O piloto então liga o motor de foguete e sobe em uma subida íngreme. O ascender tem uma velocidade máxima de cerca de Mach 3, em uma subida íngreme pode atingir uma altura de 100 km efetuando o voo suborbital. Então o ascender entra em um mergulho íngreme, onde um passageiro pode experimentar dois minutos de ausência de peso. Ao atingir a atmosfera, o piloto sai do mergulho e voa de volta para o
campo de pouso, de onde decolaram 30 minutos antes.
(BRISTOLSPACEPLANEWEB, 2019).
Ascender será o primeiro avião espacial capaz de decolar por seus próprios meios e efetuar vários voos ao espaço em um mesmo dia. Será equipado com dois motores a jato dimensionados para taxiamento, voos de translado, alternar outros campos de pouso e para propulsão de reserva em caso de falha do motor de foguete na decolagem. O motor de foguete fornece a maior parte do impulso para decolagem e subida normais. (BRISTOLSPACEPLANEWEB, 2019).
Segundo a Bristol Space Web, (2019) os motores de foguete usam peróxido de hidrogênio (HTP) como oxidante, e a prática mostrou que os motores de foguete usando HTP são mais simples de desenvolver do que aqueles que usam oxigênio líquido (LOX). O motor
de foguete do ascender usa esta tecnologia que foi desenvolvida no Reino Unido no início dos anos 70.
O Ascender está dentro do estado da arte aeronáutica. A aerodinâmica, a estrutura, os motores e os sistemas são todos baseados nos aviões ou lançadores existentes e usam materiais comprovados. A única inovação está no conceito, que é essencialmente o de um avião leve de formato hipersônico equipado com um motor de foguete. Ele pode voar em três anos como um avião de pesquisa e transportar passageiros em voos de experiência espacial em sete anos. (BRISTOLSPACEPLANEWEB, 2019).
O ascender é baseado em um projeto que fez parte de um estudo de viabilidade para a Agência Espacial Europeia (ESA). Uma revisão independente deste estudo, encomendada pelo Ministro do Espaço do Reino Unido, "não identificou nenhuma falha fundamental" no conceito. (BRISTOLSPACEPLANEWEB, 2019.)
Figura 5. Ascender
Fonte: BRISTOLSPACEPLANEWEB, 2019
O programa de desenvolvimento prevê que o Ascender voe dentro de três anos de aprovação total. O custo do uso operacional inicial pode ser comparado ao de um avião de combate já fora da linha de produção. Esse baixo custo operacional se deve ao conceito de
design e pela exclusão de qualquer componente não essencial para a missão básica. Após alguns anos de serviço, o custo operacional seria reduzido ao ponto de ficar acessível às pessoas de renda média após um período de poupança. (BRISTOLSPACEPLANEWEB, 2019).
O ascender foi projetado para abrir o caminho para veículos posteriores. O sucessor do ascender, O spacecab, será um avião espacial para órbitas completas e usará motores existentes e materiais comprovados. Com os benefícios da reutilização total, seu custo por voo será bem mais de 100 vezes menor que o do ônibus espacial. (BRISTOLSPACEPLANEWEB, 2019).
Uma versão ampliada do spacecab, chamada spacebus, foi projetada para transportar 50 pessoas de e para a órbita terrestre. Um spacebus de segunda geração também seria capaz de transportar passageiros da Europa para a Austrália em cerca de 75 minutos de vôo. (BRISTOLSPACEPLANEWEB, 2019).
2.1.4.3 Blue Origin
Atualmente a Blue Origin desenvolve dois projetos reutilizáveis: as naves new Shepard, que está sendo desenvolvida já em estágio avançado para o turismo espacial, com voos suborbitais, e a new Glenn, que será utilizada para o transporte de pessoas e cargas em voos orbitais ou para além da órbita do nosso planeta. Estes equipamentos utilizam tecnologia semelhante à dos projetos americanos antes dos ônibus espaciais ou a tecnologia utilizada pelos russos até a atualidade.
Os equipamentos da Blue Origin, por serem espaçonaves sem asas e com pouso na vertical, não se enquadram no foco da nossa pesquisa. (BLUEORIGINWEB, 2019).
Figura 6 – New Sheppard. Lançamento.
Fonte: BlueOriginWeb, 2019
2.1.5 Tecnologias para Aviões em Virtude do Turismo Espacial
No ano de 2004, quando foi definido o resultado do Prêmio Ansari X, havia 27 equipes participando daquela competição. Com o transcorrer do tempo, a maioria das empresas desistiu de levar os seus projetos até o final. Das empresas da iniciativa privada que permanecem com os seus projetos ativos, e as espaçonaves em voos de testes, tratamos aqui neste trabalho, da Virgin Galact, Bristol Spaceplanes Limited e da Blue Origin. Pôde-se observar que as informações e a literatura sobre os sistemas utilizados nos projetos não são levadas em detalhes ao público interessado, provavelmente pelos interesses comerciais envolvidos neste nicho do mercado. (VIRGINGALACTWEB, 2019).
Com o setor privado da economia participando das atividades espaciais, sem verbas governamentais, a necessidade de atrair investidores e uma demanda de usuários suficientes para gerar lucro, surgiu uma tendência identificada em todas as empresas estudadas. O corte nos custos baseado, preferencialmente, na reutilização dos equipamentos; o uso de sistemas já existentes e testados anteriormente; e a montagem de equipamentos básicos contendo o mínimo necessário para o cumprimento da missão. (1994-2004 – A CONQUISTA DO ESPAÇO - SPACESHIPONE, 2016).
A Virgin Galact, com as spaceshipone e sua sucessora, a spaceshiptwo, que são espaçonaves relativamente pequenas, utilizou material composto para a fabricação de suas estruturas, os seus sistemas de controle de voo são simples e mecânicos, como os do Bell X-1-
o primeiro avião a quebrar a barreira do som, e não utiliza os caros computadores que auxiliam na pilotagem. O seu motor foguete é hibrido, utilizando combustíveis liquido e sólido, aproveitando as vantagens de ambos. (1994-2004 – A CONQUISTA DO ESPAÇO- SPACESHIPONE, 2016).
O sistema de alteração da configuração das asas das spaceships permite o retorno à atmosfera a uma velocidade muito baixa em relação ao mesmo procedimento nas outras espaçonaves conhecidas. Isto evita um grande aumento na sua temperatura devido ao atrito com o ar, dispensando o uso dos pesados materiais antitérmicos utilizados nos escudos ou pastilhas cerâmicas de proteção. O modelo de decolagem a partir de uma nave mãe, também foi inspirado nos primeiros aviões foguetes e traz maior segurança e economia. Com a nave decolando de uma altitude de 15.000 metros, a energia necessária para chegar-se ao voo suborbital é muito menor do que se fosse efetuada uma decolagem ao nível do mar. (VIRGINGALACTWEB, 2019).
A Bristol Spaceplanes Limited também mantém a ideia de um projeto economicamente viável e riscos mínimos, faz a opção por desenvolver três espaçonaves em sequência. A primeira, chamada Ascender, é considerada um pequeno “avião espacial”. Possui dois motores turbo-fan e um motor foguete. Com este conceito, o equipamento é capaz de efetuar todas as fases de voo de um avião na atmosfera, assim como, as de uma espaçonave no espaço. No passo seguinte, e mantendo os objetivos, virá a spacecab, um equipamento maior e capaz de efetuar órbitas em torno da Terra, por um custo muito menor do que os ônibus espaciais. Finalizando o projeto viria o spacebus, que seria capaz de transportar 50 pessoas em órbita, além de uma segunda versão que transportaria passageiros entre a Europa e a Austrália em pouco mais de uma hora. (BRISTOLSPACEPLANEWEB, 2019).
Do que foi visto acima, com relação às tecnologias utilizadas para suprir as necessidades do Turismo Espacial, nos voos suborbitais, e que foram relatadas neste estudo, poucas foram tecnologias desenvolvidas em virtude do Turismo Espacial.
No caso das spaceshipone e spaceshiptwo, na Virgin Galact, houve a introdução de um novo tipo de reentrada na atmosfera, com uma velocidade muito abaixo das entradas feitas por outros tipos de naves espaciais. Isto é possível graças à sua capacidade exclusiva de alterar a sua forma no espaço, girando as asas e as barras da cauda para cima, logo após a nave deixar os limites da atmosfera, e mantida até o seu retorno e reingresso com a velocidade controlada. Este procedimento foi apresentado na figura 4 do capítulo anterior.
Os projetos da Bristol Spaceplanes Limited têm como premissa utilizar sistemas existentes e testados. Esta condição diminui em muito as possibilidades que alguma
tecnologia empregada tenha sido desenvolvida exclusivamente em virtude do Turismo Espacial. Ainda assim, todos os três projetos da empresa são considerados “aviões espaciais” e pensados para utilização também para fins de turismo no espaço. (BRISTOLSPACEPLANEWEB, 2019).
Vale ressaltar que devido às limitações da nossa pesquisa, e principalmente pelo Turismo Espacial ainda ser uma atividade em formação e as empresas do setor optarem pela redução dos custos, mais se identificou a utilização de tecnologias oriundas da aviação e dos projetos espaciais anteriores pelo Turismo Espacial, do que o contrário. É provável que em um futuro próximo outros trabalhos possam identificar mais tecnologias desenvolvidas para a aviação, em virtude do Turismo Espacial.
2.1.6 Verificação do Uso das Tecnologias e Análise da Viabilidade de Novos Sistemas na Aviação Comercial.
Aqui, apresentamos em conjunto os dois últimos objetivos específicos, por entender que desta forma ficará melhor a compreensão.
Atualmente, a aviação é conhecida como uma atividade que lida com sistemas complexos e que utiliza tecnologias oriundas de diversas áreas do conhecimento. Diferentemente dos primórdios da aviação, em que pequenos grupos de pessoas desenvolviam equipamentos e os produzia de forma experimental e quase artesanal; hoje em dia, o processo de produção nesta atividade requer uma grande equipe de pessoas, integrantes de importantes organizações da área aeronáutica e que se utilizam de conhecimentos multidisciplinar.
A seguir, são apresentadas considerações baseadas no conteúdo deste trabalho, acerca das tecnologias com possibilidade de utilização na aviação comercial.
Apresentam-se as hipóteses divididas por organizações estudadas:
As tecnologias que destacamos na Virgin Galact, com as naves spaceshipone e sua sucessora, a spaceshiptwo, foram o modelo de decolagem a partir de uma nave mãe; a utilização de material composto para a fabricação de suas estruturas; os seus sistemas de controle de voo simples e mecânicos, sem a utilização dos caros computadores que auxiliam na pilotagem; seu motor foguete hibrido; e o sistema de alteração da configuração das asas.
Embora o modelo de decolagem a partir de nave mãe seja tecnicamente interessante para equipamentos de pequeno porte, a disponibilização de uma nave mãe em cada local de origem e destino não parece ser uma alternativa economicamente viável para a aviação comercial. A fabricação de estrutura com material composto já é, atualmente,
utilizada em aeronaves, a exemplo do Boeing 787. A simplificação do sistema de controle de voo, sem a utilização dos computadores que auxiliam na pilotagem, seria de difícil aplicação na aviação comercial, pois enfrentaria problemas com a regulação aeronáutica.
De todas as alternativas citadas no parágrafo anterior, restaram, então, duas opções com possibilidades de serem utilizadas na aviação comercial: O motor foguete híbrido que poderia ser utilizado para aviões que fizessem voos diretos em longa distância para atingir grandes altitudes a altíssimas velocidades. Finalmente, o sistema de alteração de configuração das asas poderia ser utilizado para manter o controle da velocidade em descidas muito íngremes e prolongadas, uma vez que antes de serem utilizados no espaço, foram feitos testes de sua utilização na atmosfera. (1994-2004 – A CONQUISTA DO ESPAÇO- SPACESHIPONE, 2016).
Com relação aos projetos da Bristol Spaceplanes Limited, que têm como premissa utilizar sistemas existentes e testados, ainda assim, todos os três projetos da empresa são considerados “aviões espaciais”. (BRISTOLSPACEPLANEWEB, 2019).
Ascender possui dois motores turbo-fan e um motor foguete, configuração que poderia ser utilizada para voos em longas distâncias, desenvolvendo velocidades super ou hipersônicas. A segunda versão do spacebus, para 50 passageiros, já está prevista para voos intercontinentais. (BRISTOLSPACEPLANEWEB, 2019).
Partindo-se deste referencial teórico, pôde ser feito um estudo bastante amplo acerca das relações entre o Turismo Espacial e a Aviação Comercial. A seguir versa-se sobre as considerações finais e conclusões.
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este trabalho apresenta um estudo sobre as espaçonaves em desenvolvimento para o uso no Turismo Espacial, e a possibilidade de um posterior uso de alguns dos seus sistemas para melhorar a eficiência das aeronaves comerciais utilizadas em voos transcontinentais de longa duração. Por conseguinte, objetivou-se com este trabalho analisar as contribuições que as novas tecnologias desenvolvidas para serem utilizadas em espaçonaves possam trazer para a aviação comercial.
O primeiro objetivo específico foi discorrer de forma sintética sobre os primórdios da aviação. Iniciou-se pela mitologia grega, passando por Leonardo da Vinci, que estudava a possibilidade de o homem voar como os pássaros e Giovanni Borelli que cientificamente provou não ser possível o voo desta maneira. Prossegue-se com a história da aviação, na concepção como é conhecida hoje, com o cientista britânico George Cayley, que estabeleceu os conceitos fundamentais da teoria de voo do mais pesado que o ar. Passa-se por Otto Lilienthal, pelos irmãos Wright e Santos Dumont. Foi lembrado o uso do avião durante as duas Guerras Mundiais, o desenvolvimento tecnológico que as mesmas provocaram, assim como, o nascimento e crescimento da aviação comercial.
No segundo objetivo específico, foi apresentado um breve relato sobre o surgimento da Astronáutica, trazendo uma definição desta ciência e lembrando como o astrônomo alemão Johnnes Kepler influenciou vários pioneiros da astronáutica. São feitas considerações sobre o geocentrismo, heliocentrismo, assim como seus principais defensores. Foi abordada a história dos foguetes, bem como os estudos do professor Tsiolkovsky que resultaram no desenvolvimento das teorias matemáticas sobre as viagens espaciais, possibilitando o surgimento da Astronáutica como ciência. Destacou-se o americano Robert Hutchings Goddard, e o engenheiro alemão Walter Hohmann, que divulga os princípios da navegação espacial. Finalizou-se este objetivo com a Guerra Fria e a Corrida Espacial entre soviéticos e americanos.
O terceiro objetivo específico estudou a possibilidade do Turismo Espacial. Foi possível verificar que se trata de uma nova segmentação da indústria do Turismo. Apresentou como o voo suborbital mostrou-se muito interessante ao desenvolvimento desta atividade, devido à sua menor complexidade técnica e a um investimento inferior aos dos voos orbitais. Foram apresentadas três pesquisas, feitas entre os anos de 1993 e 1996, sobre a atividade no Japão, América do Norte e Alemanha. Todas as pesquisas indicaram que existe um grande interesse do público alvo no turismo espacial, e estas pessoas estão preparadas para investir
uma quantidade significativa de recursos para realizar os seus objetivos. Atualmente, o Turismo Espacial não atingiu o nível de desenvolvimento esperado pelos estudos feitos há mais de duas décadas, pois os seus voos suborbitais ainda não estão disponíveis para o público geral, mas pesquisadores atuais também chegaram a conclusões positivas para um futuro muito próximo.
O quarto objetivo específico, descrever algumas organizações ligadas ao Turismo Espacial e os seus equipamentos, verificou que a primeira empresa a ser apresentada foi a Virgin Galact que opera com um conjunto de espaçonave e nave mãe. Foram desenvolvidas duas versões de cada tipo. A primeira versão da espaçonave foi chamada de spaceshipone e a atual é a spaceshiptwo, que tem a capacidade de transportar dois pilotos e seis passageiros. Os aviões lançadores foram chamados de whiteknightone e whiteknighttwo. Houve também a descrição do voo suborbital, que é o tipo efetuado por estes equipamentos. A segunda empresa apresentada foi a Bristol Spaceplanes Limited, que possui o projeto de três aviões espaciais que serão desenvolvidos em sequência e utilizando tecnologia existente e testada. São os seguintes equipamentos: O ascender, que foi projetado especificamente para efetuar voos suborbitais, gerar receitas a um custo e risco mínimos de desenvolvimento; seu sucessor o spacecab, que será um avião espacial para órbitas completas; e finalmente, o spacebus, para transportar 50 pessoas de e para a órbita terrestre. Um spacebus de segunda geração também seria capaz de transportar passageiros da Europa para a Austrália em pouco mais de uma hora. A última empresa foi a Blue Origin. Seus equipamentos, por serem espaçonaves sem asas e com pouso na vertical, não se enquadram no foco da nossa pesquisa.
Em relação ao quinto objetivo, identificar quais tecnologias estão sendo desenvolvidas para aeronaves, em virtude do Turismo Espacial, verificou-se que em função dos recursos investidos no desenvolvimento do Turismo Espacial serem provenientes do setor privado, e para baixar os custos, as empresas optaram por utilizar tecnologias existentes e testadas anteriormente. Neste caso, o próprio Turismo Espacial se vale de tecnologias utilizadas nos projetos espaciais anteriores e até da própria aviação, como por exemplo: a tecnologia de construção dos aviões-foguetes e o lançamento a partir de nave mãe. O ponto positivo deste processo é que toda esta tecnologia reutilizada será, muito provavelmente, desenvolvida e utilizada no futuro próximo para as aeronaves.
O sexto objetivo específico, analisar a viabilidade do uso de novos sistemas na aviação comercial, pode-se afirmar que por parte da Virgin Galact, há duas opções com possibilidades de serem utilizadas na aviação comercial: O motor foguete híbrido que poderia ser utilizado para aviões que fizessem voos diretos em longa distância para atingir grandes
altitudes a altíssimas velocidades. Finalmente, o sistema de alteração de configuração das asas poderia ser utilizado para manter o controle da velocidade em descidas muito íngremes e prolongadas, uma vez que antes de serem utilizados no espaço, foram feitos testes de sua utilização na atmosfera.
Em relação à Bristol Space Planes, o ascender possui dois motores turbo-fan e um motor foguete, configuração que poderia ser utilizada para voos em longas distâncias, desenvolvendo velocidades super ou hipersônicas. A segunda versão do spacebus, para 50 passageiros, já está prevista para voos intercontinentais.
Isso posto, retoma-se o problema da pesquisa: Que contribuições podem trazer as novas tecnologias desenvolvidas para serem utilizadas em espaçonaves para a aviação comercial?
Atualmente existem três empresas da iniciativa privada que participam ativamente do desenvolvimento de tecnologias para suprir as necessidades do Turismo Espacial. O voo suborbital mostrou-se a forma mais interessante e viável para o início da exploração desta atividade. Mesmo sendo uma tendência o uso de tecnologias conhecidas e testadas, novidades foram criadas e poderão ser utilizadas pela aviação comercial. Podemos citar a utilização do voo suborbital e os procedimentos desenvolvidos para efetuar este tipo de viagem, por equipamentos da aviação comercial, em um futuro próximo, tendo em vista que a construção de equipamentos que possam realizar tanto os voos na atmosfera, quanto os suborbitais, fazem parte do planejamento, hoje, do Turismo Espacial. O uso de aviões espaciais para a realização de voos transcontinentais longos empregando velocidades, até então, nunca vistas na aviação comercial se tornaria uma realidade.
O tema é novo, a nossa pesquisa não teve a pretensão de esgotar o assunto. Deixamos a sugestão para que novos pesquisadores do curso de Ciências Aeronáuticas se dediquem ao estudo deste setor do nosso conhecimento.
Existe uma empresa inglesa chamada Reaction Engines que está desenvolvendo, com apoio da Boeing, um projeto de um motor SABRE, sigla em inglês para motor foguete de ingestão sinérgica de ar, que será capaz de desenvolver uma velocidade de mach 5 no modo de operação na atmosfera e mach 25 para operação no espaço. Fica a nossa sugestão do que pode ser pesquisado a partir do nosso trabalho.
REFERÊNCIAS
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BLUEORIGINWEB. New Shepard. Informações e construção de espaçonaves para o turismo espacial. Disponível em: https://www.blueorigin.com/new-shepard/ . Acesso em: 17 set. 2019.
BONJORNO, José R. et al. Física 1: mecânica. São Paulo: FTD S.A, 1992.
BRISTOLSPACEPLANESWEB. Project. Informações e construção de espaçonaves para o turismo espacial. Disponível em: http://bristolspaceplanes.com/ . Acesso em 20 set. 2019. BUNGHEZ, Corina Larisa. Space tourism market analysis. Current situation and future trends. Bucharest Academy of Economic Studies. International Conference on Marketing and Business Development Journal – Vol I, No. 1/2015. Disponível em:
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Astronautics, Spacecraft Technology, Marchstrasse 12, 10587 Berlin. Disponível em:
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