O que atrasou tanto a estréia do superlançador governamental dos EUA
O foguete-portador lunar SLS, o mais possante lançador já construído, está sendo aprontado para decolagem amanhã, 29 de agosto de 2022, a partir do polígono de lançamento da Flórida, mais de uma década depois de proposto. A missão, denominada Artemis I, prevê que a espaçonave Orion seja colocada numa órbita lunar e depois retorne à Terra sem tripulantes, num voo de testes para certificar o foguete e a nave para futuros voos com tripulantes. Se tudo correr conforme o planejado, a nave entrará em um novo tipo de órbita ao redor da Lua, uma órbita retrógrada distante (DRO), e retornará à Terra.
Clique aqui para o Compêndio do Homem do Espaço sobre a missão Artemis I.
De sábado para domingo (27 a 28 de agosto), um raio caiu na torre de pára-raios 1 e dois outros na torre 2. Apesar de que o sistema estar certificado para dar proteção total, as equipes em Cabo Canaveral passaram o dia de hoje revisando os sistemas para checagem.
A missão sem tripulação da Artemis I será lançada entre 08h33 e 10h33 EST (09:33 a 11:33 hora de Brasilia) na segunda-feira, 29 de agosto de 2022, da plataforma Pad 39B no Centro Espacial Kennedy. Se o clima ou algum outro incidente o impedir, a próxima janela de lançamento será na sexta-feira, 2 de setembro. A Artemis-I fará o teste em voo durante o qual a espaçonave governamental americana com seu módulo de serviço europeu será lançada para a Lua e o Space Launch System será testado.
A espaçonave será lançada, orbitará a Terra e, em seguida, propelida pelo segundo estágio do foguete (o chamado ICPS) para entrar em uma órbita elíptica lunar com perigeu e apogeu de 99,7 km a 64.373 km. Este será o mais longe da Terra do que qualquer espaçonave projetada para tripulantes já voou.
No cockpit da nave serão transportados um manequim completo e dois torsos, para simular a presença humana. O manequim ‘Moonikin Campos’ recebeu o nome por um concurso público em homenagem a Arturo Campos, o engenheiro da NASA que foi fundamental para trazer a tripulação da Apollo 13 de volta à Terra com segurança. O “Moonikin Campos” se sentará no assento do comandante. Sob o assento há sensores para medir aceleração e vibração para ajudar a avaliar oa tripulação pode experimentar durante o voo. Já “Helga” e “Zohar” são o que a NASA chama de phantoms – “fantasmas” – torsos de manequim feitos de materiais que imitam ossos, tecidos moles e órgãos femininos adultos. Uma grande parte de sua missão envolve detecção e medição de radiação.
Sua utilidade envolve a coleta de dados sobre os níveis de radiação em futuras missões lunares.
“Zohar usará um colete de proteção contra radiação, chamado AstroRad, enquanto Helga não”, disse a NASA em uma descrição. “O estudo fornecerá dados valiosos sobre os níveis de radiação que os astronautas podem encontrar em missões lunares e avaliará a eficácia do colete de proteção que pode permitir que a tripulação saia do abrigo contra tempestades solares e continue trabalhando na missão, apesar de uma tempestade solar”.
Cronograma da missão
- Dia de voo 1: lançamento
- Dia de voo 2 a 5: trânsito de preparação para saída da órbita terrestre
- Dias de voo 6 a 9: trânsito para a órbita lunar
- Dia de voo 10 a 23: órbita lunar
- Dia de voo 24 a 34: saida da órbita lunar
- Dias de voo 35 a 42: trânsito de retorno
- Dia de voo 43: amerrissagem
Por que o SLS demorou tanto
O SLS tem sua gênese por volta de setembro de 2011: Na época das três últimas missões do ônibus espacial, a SpaceX estava desenvolvendo a nave de carga Dragon original (com o primeiro voo de teste em dezembro de 2010, e o primeiro voo para a ISS em maio de 2012). Foi então que foi apresentado oficialmente o projeto do lançador superpesado Space Launch System. De lá para cá, o rover Curiosity foi lançado para Marte, a sonda Juno para Júpiter, a Messenger voou para Mercúrio e a sonda Dawn para o asteróide Vesta. A China lançou o primeiro módulo de sua primeira estação orbital e a Rússia lançou o altamente bem-sucedido satélite astronômico Spektr-R. Mas se no início dos anos 2010 o SLS parecia ousado no contexto dos então pequenos foguetes da SpaceX e outros lançadores comercias privados, ele agora pode parecer desatualizado (mesmo antes do primeiro voo), em comparação com os veículos Starship ou o New Glenn da Blue Origin, que estão em desenvolvimento. Certas situações explicam o atraso de seu primeiro lançamento por tanto tempo e por que, provavelmente, astronautas vão voar para a Lua não antes de 2024, pousar nela não antes de 2025, e o projeto pode continuar sem pressa ano a ano até 2036, ou mesmo além.
Mais profundo no passado
Para entender o que está acontecendo, seria melhor mergulhar mais alguns anos no passado. O desastre do ônibus espacial Columbia em 1º de fevereiro de 2003 efetivamente pôs fim ao programa do space shuttle. Embora vinte e dois voos tenham ocorrido depois, era óbvio que os voos dos ônibus espaciais só poderiam continuar se necessário para completar a montagem da Estação Espacial Internacional, e a partir daí as espaçonaves com asas dos EUA não tinham mais perspectivas. Menos de um ano após o desastre, o presidente George W. Bush revelou ao público os planos “Exploração Espacial em um relance”; “Visão de exploração espacial” – o programa “Constellation”, que contaria com dois veículos lançadores baseados em tecnologias de ônibus espaciais: o pesado Ares I, com o primeiro estágio baseado no propulsor de combustível sólido do shuttle; o superpesado Ares V com dois boosters laterais de propelente sólido e cinco motores do shuttle no segundo estágio (o bloco central), e sua versão tripulada Ares IV. A espaçonave foi nomeada “Orion” e o módulo lunar, “Altair”.
foto: NASA
De acordo, o projeto Ares V acabou sendo menos funcional que o Saturno V do projeto Apollo – um voo tripulado para a Lua era agora planejado com dois lançamentos, e não um – primeiro o módulo lunar, depois a nave tripulada. A Orion deveria se tornar uma nave para voos tanto para a ISS quanto para a Lua e, a longo prazo, ainda mais, fornecendo turnos regulares de tripulação na estação e pousos na superfície lunar. Vale a pena notar que o foguete Magnum, que seria muito semelhante ao futuro Ares V, estava em fase de projeto preliminar em meados dos anos 90, e ao mesmo tempo, e havia outras opções. Por exemplo, boosters laterais de retorno, alados e com motores-foguete. A intriga da questão está parcialmente resolvida caso observe-se o plano de lançamento a partir de 2006. Segundo ele, o primeiro disparo do superpesado Ares V deveria ocorrer em junho de 2018, e o primeiro pouso na Lua no século 21 estava planejado para dezembro de 2019 na Orion 13. Ou seja, imediatamente ficou claro que esse projeto era para longo prazo. Em 2009, o recém-eleito presidente Barack Obama descreveu o Constellation como “acima do orçamento, atrasado e sem inovação” e encerrou o programa. Não obstante, foi realizado o teste de lançamento do Ares I-X, que atingiu um alto grau de prontidão – o primeiro estágio, que correspondia parcialmente ao padrão, funcionou normalmente, e foi lançado um modelo massa-dimensional do segundo estágio, uma nave espacial parcialmente operacional que pousou no oceano conforme planejado e o sistema de resgate de emergência.
No entanto, já em abril de 2010, Obama falou no Centro Espacial Kennedy e anunciou, entre outras coisas, a destinação de mais de três bilhões de dólares para um “foguete pesado avançado”, lembrando que não gostaria de “revisar modelos antigos, mas avaliar novos desenhos”. No outono, o Senado aprovou a resolução 111-267, conhecida como a Lei de Apropriações da NASA de 2010, que menciona o nome do Sistema de Lançamento Espacial. Ele também registrou a primeira das datas de prontidão do foguete – 31 de dezembro de 2016. E a carga útil indicada de 70 e 130 toneladas para órbita baixa, de acordo com Harry Liles, engenheiro-chefe do SLS, foi tirada das características do Magnum.
Quando o projeto SLS foi apresentado oficialmente ao público em 14 de setembro de 2011, as más línguas disseram “bem, pelo menos o Ares foi repintado”. De fato, as ilustrações mostravam um foguete no estilo do Saturno V, difícil de distinguir de um Ares IV, e posicionado na mesma instalação de lançamento móvel da época do Apollo. O foguete deveria ter boosters do shuttle aumentados de quatro para cinco segmentos, os mesmos destinados ao Ares. O primeiro estágio (ou bloco central) agora tinha que receber não 5, mas 4 motores RS-25 e usar os desenvolvimentos no tanque de combustível externo dos shuttle. O estágio superior deveria ser primeiro ICPS (um estágio superior DCSS modificado do Delta IV) com os motores RL-10 amplamente utilizados na astronáutica americana. O projeto do veículo lançador teve que ser desenvolvido gradualmente. O ICPS deveria ser substituído pelo EDS com novos motores J-2X, que originalmente deveriam ser sucessores diretos do J-2 do Saturn V, mas eles decidiram desenvolvê-los do zero. Tanto o RS-25, que não precisava mais ser reutilizado, quanto os boosters laterais tiveram que ser melhorados. A capacidade de carga do foguete foi estimada nas já familiares 70 toneladas da versão inicial e 130 para a avançada. E no mesmo dia, foi anunciada a primeira das mudanças de cronograma – agora o primeiro voo estava previsto para o final de 2017. O trabalho na criação de componentes para o foguete já estava em andamento – por exemplo, testes de ignição do motor J-2X começaram em 2011.
Prazos e atrasos
Em 2012, o projeto passou com sucesso por uma série de avaliações, que testemunharam seu movimento geralmente bem-sucedido. Em 17 de janeiro de 2013, a NASA anunciou que o módulo de serviço da Orion será fabricado pela Agência Espacial Europeia. Quase exatamente um ano depois, a ESA disse que, apesar dos problemas de peso e vários atrasos, eles estavam confiantes de que o módulo estaria pronto até o final de 2017. Em 2013, o motor J-2X e o estágio EDS foram considerados muito poderosos para as necessidades iniciais e foram desativados em espera para voos para Marte na década de 2030. Os estágios superiores do ICPS e o futuro EUS precisariam então, ambos, usar motores RL-10.
| Ano fiscal | Solicitação da NASA | Proposta da Casa | Proposta do Senado | Dotações Finais |
|---|---|---|---|---|
| 2012 | US$ 1.800 | $ 1.985 | US$ 1.800 | $ 1.860 |
| 2013 | $ 1.340 | $ 1.857 | $ 1.482 | $ 1.415 |
| 2014 | $ 1.385 | $ 1.476 | US$ 1.600 | US$ 1.600 |
| 2015 | $ 1.380 | US$ 1.600 | US$ 1.700 | US$ 1.700 |
| 2016 | $ 1.357 | $ 1.850 | US$ 1.900 | $ 2.000 |
| 2017 | $ 1.310 | $ 2.000 | $ 2.150 | $ 2.150 |
| 2018 | $ 1.938 | $ 2.150 | $ 2.150 | $ 2.150 |
| 2019 | $ 2.078 | $ 2.150 | $ 2.150 | $ 2.150 |
| 2020 | US$ 1.775* | $ 2.150 | $ 2.586 | $ 2.586 |
| 2021 | $ 2.257 | $ 2.600 | $ 2.586 | $ 2.586 |
| 2022 | $ 2.487 | $ 2.635 | $ 2.487 | $ 2.600 |
| Aumento médio | US$ 304 milhões (+20%) | US$ 317 milhões (+21%) | US$ 335 milhões (+22%) |
Em 27 de agosto de 2014, a NASA anunciou que o projeto SLS havia passado com sucesso no Key Decision Point C (KDP-C), que fixava o prazo e o orçamento. Um novo prazo também apareceu – o mais tardar em novembro de 2018, mas a agência ainda não desistia das esperanças de chegar a tempo até 2017. Em 12 de setembro, a construção de uma máquina de solda gigante para a produção de tanques da unidade central foi concluído. Como muitas vezes acontece, logo ficou claro que durante a construção, devido a um mal-entendido entre os empreiteiros, a máquina foi instalada com um desvio de inclinação de 0,06°, o que levou tempo para corrigir. Em 5 de dezembro, o voo de teste Orion EFT-1 foi aprovado com sucesso. O módulo de tripulação com um modelo dimensional de massa do módulo de serviço foi lançado em um foguete Delta IV Heavy, foi transferido para uma órbita elíptica e retornou do espaço, entrando na atmosfera em velocidade similar ao retorno lunar. O evento foi um pouco estragado pelo fato de já em 10 de dezembro ter havido a notícia de que a data do primeiro lançamento ainda estava sendo adiada para 2018, “apesar de financiamento adicional”.
Em 2015, foi divulgado um relatório da US Accounts Chamber, no qual, por um lado, o programa SLS foi elogiado e, por outro, foi indicado que a NASA estava ficando sem reservas de tempo para realizar o primeiro lançamento em 2018. Em 16 de setembro, a nave não passou no KDP-C mas o projeto progrediu por conta própria. Engenheiros removeram com segurança peso extra de tinta no bloco central, e o laranja cru do isolamento térmico em spray tornou-se a cor do tanque, como era nos shuttles e foi planejado para os Ares IV / V. Em 11 de março, ocorreu um teste de ignição bem-sucedido do ‘booster’. Em 2017, as reservas já estavam completamente esgotadas e os problemas não paravam de aparecer. Por exemplo, ocorreu um sério atraso na máquina de solda da unidade central devido ao fato de que a máquina de soldar chapas finas de metal apresentara defeitos. O gerente de produção de estágio do SLS, Steve Duering, poderia brincar que eles receberiam muitas dissertações por seu trabalho, mas as melhorias na máquina de solda levaram a mais e mais atrasos e, em maio de 2017, o primeiro lançamento foi transferido para 2019. Em novembro, ficou claro que 2019 era um cenário otimista e realista, e adiou-se para o verão de 2020.
Em 2018, outro relatório foi divulgado pela Câmara de Contas dos EUA, que disse que já havia uma tendência emergente para reduzir atrasos imprevistos e aumentar o custo estragando projetos caros e longos da NASA – o telescópio James Webb ( que ainda voou em 2021 ) e do SLS com a nave Orion. Esses gigantes da construção de longo prazo estavam atrasados e acima do orçamento. Em 2019, ficou conhecido um novo programa para o desenvolvimento de boosters tipo BOLE evoluído, que deveriam aumentar a carga útil da modificação SLS Block 2 para as 130 toneladas originalmente planejadas em órbita baixa. A necessidade disso foi sentida, porque a modificação Bloco 1, segundo cálculos, tem capacidade de carga de 95 toneladas e a 1B, 105 t. No mesmo ano, o dinheiro para as modificações dos Bloco 1B e 2 desapareceram do orçamento do ano fiscal de 2020, isso levou à notícia de que o presidente Trump estava prestes a fechar o programa – mas no final tudo voltou ao normal. O grande sucesso do ano foi a conclusão em dezembro da produção da unidade central para o primeiro lançamento.
No plano da NASA aunciado no início de 2020, o prazo formal era março de 2021, mas com a disseminação da pandemia de coronavírus pelo mundo, ficou claro que era impossível cumpri-lo, e havia notícias sobre a adiamento para novembro. No entanto, com o tempo, os trabalhos foram retomados e ficou claro que, apesar de todos os atrasos, os preparativos para o primeiro lançamento começaram a entrar na fase final. No verão de 2020, os boosters chegaram ao espaçoporto desmontados por via férrea. O ano de 2021 começou com um revés – após apenas um minuto, o teste de ignição no stand do estágio teve que ser abortado devido à mensagem “falha do componente principal”. Mas o trabalho de reparo não demorou muito e foi bem-sucedido; em 19 de março, os testes foram concluídos com sucesso em plena duração. O impulso de quatro RS-25s é comparável a um único motor F-1 de um primeiro estágio do Saturn V (que tinha cinco) ou um impulso total de um primeiro estágio do Falcon 9, e ainda era uma visão impressionante. Após a realização dos testes, a unidade central foi enviada ao espaçoporto, onde chegou no final de abril. Em junho, foi montado com os boosters. Em julho, foi adicionado o estágio superior ICPS e, em outubro, o veículo lançador foi totalmente montado pela primeira vez, instalando a Orion e os cubesats acompanhantes associados. No verão, surgiram rumores sobre uma mudança de lançamento para 2022, que foram confirmadas no final do ano, quando problemas forçaram a troca do controlador em um dos motores da unidade central.
Em 17 de março de 2022 o SLS foi retirado do edifício de montagem VAB pela primeira vez e enviado para a plataforma 39B. No complexo de lançamento, eles queriam realizar um teste completo (o “ensaio molhado”). Uma tentativa de 3 de abril falhou devido a problemas com o transportador, em 4 de abril foi possível superar vários obstáculos desde o mau tempo até atrasos no fornecimento de gás nitrogênio, para consertar equipamentos como ventiladores no local, mas uma válvula esquecida no posição fechada interrompeu o programa de teste completo. Na terceira tentativa, uma válvula do ICPS entupida com um pedaço de borracha e um vazamento de hidrogênio foi descoberto, então eles decidiram retirar o foguete da plataforma e levá-lo de volta ao VAB. A segunda vez que o SLS foi levado para a plataforma em 6 de junho. Em 20 de junho, foi possível atingir a marca T-29 segundos, mas a marca planejada de T-9 segundos (quando a ignição dos motores da unidade central já começa no lançamento) não estava pronta para acionar devido a uma falha de hidrogênio. Houve vazamento do mastro da instalação de lançamento. Isso não impediu que os testes fossem declarados bem-sucedidos e o foguete fosse enviado de volta ao VAB em 2 de julho para os preparativos finais. Em 16 de agosto, o foguete totalmente montado com a Orion e satélites foi levado à plataforma pela terceira vez, agora para lançamento.
Para a pergunta “por que tanto tempo de atraso?” existem várias respostas complementares. Em primeiro lugar, este é um projeto muito grande e foi originalmente planejado que continuaria por muitos anos. O plano mais antigo, escrito para o Constellation, estava apenas quatro anos atrasado. É bem possível que a mudança do primeiro lançamento de 2018 para 2016 durante a transição do Ares para SLS tenha sido um erro – o relatório da Câmara de Contas de 2018 indica uma margem de apenas 2% em termos de tempo em vez dos 20% exigidos para veículos de lançamento. É claro que, se comparar o SLS com o programa Apollo, terá uma visão desanimadora: o Apollo foi anunciado em 1961, o primeiro lançamento do superpesado Saturno V foi realizado em 1967, apenas seis anos depois, e um homem pousou na Lua em 1969, oito anos depois. Mas precisa-se entender que o programa foi alocado com aproximadamente US$ 257 bilhões em preços de 2020. O SLS até hoje recebeu uma ordem de magnitude menor – aproximadamente 23 bilhões, em preços de 2022. Não se pode esquecer que o Apollo foi uma tarefa de prestígio nacional, seu significado sendo brilhantemente apresentado ao público pelo presidente John F. Kennedy em um discurso na Rice University em 1961, e todos estavam motivados para a solução mais rápida e melhor para o problema. Hoje o apoio do público vai para provedores privados, entre eles o famoso Elon Musk. E os jovens engenheiros que trabalham sem dormir e descansar são a SpaceX, não da Grumman, que fez o módulo lunar da Apollo nos anos 60. Na NASA, em 2018, 56% dos funcionários tinham mais de 50 anos e a situação não mudou muito desde então.
Isso também está relacionado à percepção de incidentes. Se a Starship de Musk explodir, o público ficará emocionado. Um fracasso do já altamente confiável Falcon 9 é até visto com simpatia por boa parte da mídia. Mas qualquer acidente na NASA é recebido com a ira de “como vocês ousaram deixar isso acontecer?!” e reviravoltas organizacionais, pois tudo é financiado com dinheiro do contribuinte. Isso, ainda que indiretamente, deve influenciar a tomada de decisão. Mas mesmo supondo que esse fator não tenha nenhum efeito, a quantidade de testes necessária ainda é enorme. E estes não podem ser reduzidos, porque neste caso, a confiabilidade é drasticamente reduzida. O sucesso do programa Apollo foi associado precisamente a testes muito completos e de alta qualidade ( o associado mais próximo de Sergey Korolev, Boris Chertok, considerava a principal razão para o fracasso do N-1 lunar soviético estar nos testes insuficientes – a falta de um stand para testes em solo do primeiro estágio e a impossibilidade de testes de disparo de motores antes da instalação no foguete). E o teste completo leva tempo, e ainda mais se não houver fundos para dedicar muito pessoal e recursos a ele.
E, finalmente, em tecnologia, há constantes mudanças de termos devido a estimativas incorretas e vários incidentes, até uma pandemia completamente imprevisível que atrasou o trabalho por meses. Pode-se até derivar uma regra prática – quanto maior, mais complexo e mais caro o projeto, mais ele excederá o orçamento e atrasará os prazos. Não se pode esquecer que, apesar da utilização de componentes já provados, por exemplo, no primeiro lançamento, a unidade central terá motores que já voaram em ônibus espaciais, o projeto tem desafios técnicos suficientes. Ao mesmo tempo, atrasos gerais nos projetos e estouros no orçamento da NASA têm aumentado nos últimos anos.
Agora, no contexto de projetos de empresas espaciais privadas, o SLS parece um foguete do século passado: não é barato e é descartável – até os propulsores laterais são projetados para uso único, ao contrário dos shuttles. Mas, apesar disso, o projeto quase certamente continuará a se desenvolver, e agora fala-se de um contrato para a produção de vinte e quatro foguetes até 2036. Recentemente, a altamente crítica Planetary Society publicou “Porque temos o SLS”, explicando os fatores internos que apoiam o projeto.
“Para aqueles que acham isso angustiante, considere o seguinte: os legisladores que compõem a coalizão política do SLS estão defendendo zelosamente os interesses de seus eleitores – e não é esse o objetivo da democracia representativa? Existe e continuará a existir uma tensão no sistema político dos EUA entre interesses locais e nacionais. Idealmente, os interesses locais se alinham com os interesses nacionais. E até que haja uma alternativa à dinâmica política que representa a base da coalizão do SLS, talvez o melhor caminho a seguir seja focar em tornar o programa mais eficiente, mais capaz e mais eficaz para alcançar seus objetivos.”
Planetary Society publicou em “Porque temos o SLS”
Segundo o autor, Casey Dryer, a persistência do SLS advém principalmente de dois fatores – a democracia representativa e mecanismos de alocação orçamentária nos Estados Unidos. A NASA não é feita apenas uma espaçonaves, astronautas corajosos e grandes engenheiros. É também orçamentos, empregos e eleitores. Grandes projetos como o SLS impactam na economia de todos os estados. Por exemplo, em 2019 foram R$ 14 bilhões na economia e 69 mil empregos. Também não é simplista dizer que Ares, e mais tarde SLS, são mecanismos para reter a significativa força de trabalho especializada que sobrou dos ônibus espaciais. Na mente de um congressista do Alabama, defensor do SLS, a ideia de encerrar o projeto e redirecionar US$ 2,6 bilhões por ano para a Starship da SpaceX significaria privar milhares de seus eleitores de seus empregos (e comprometendo empréstimos, hipotecas e estabilidade social) e um sentimento de orgulho em concluir um projeto importante para o país – e transferir esses recursos para os estados da Califórnia e Texas, associados à SpaceX. Até agora, o apoio ao SLS é muito maior do que os argumentos contra, e eventos relativamente improváveis podem se tornar um perigo para o projeto – sejam desastres graves (que mataram pessoas no ônibus espacial), uma mudança significativa na situação política, ou uma mudança nos mecanismos de alocação de fundos (aqui, aliás, há algum movimento- a NASA está mudando gradualmente para contratos de preço fixo). Mas, como argumentam muitos, nada poderia ser melhor para o objetivo de “levar o Homem de volta à Lua” do que dezenas de foguetes superpesados ordenados esperando para a missão.
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