Microfoguetes, a última novidade no crescente mercado de satélites

Menos é mais

Esses satélites podem ser do tamanho de uma caixa de sapatos ou até menores, mas alguns deles são capazes de rastrear toda a massa terrestre do planeta com detalhes sem precedentes. Na próxima década espera-se que sejam lançados mais de 2.500 minissatélites por ano, em média.

Para colocá-los em órbita o mais barato possível, pequenos satélites são frequentemente transportados em grandes foguetes como parte de missões compartilhadas. O desenvolvimento de foguetes menores permitirá um acesso mais rápido e personalizado ao espaço, o que pode abrir o mercado para um número maior de provedores especializados.

“Satélites pequenos podem viajar em grandes naves, mas isso traz problemas, como o longo tempo para colocá-los em órbita, já que é preciso reservar um espaço com bastante antecedência e esperar que a nave vá para o local exato onde você eles querem colocar os satélites”, explica Xavier Llairó, diretor comercial e cofundador da Pangea Aerospace em Barcelona, ​​​​Espanha. “As empresas proprietárias desses satélites precisam ter acesso ao espaço de forma personalizada.”

O projeto RRTB, financiado pela UE e administrado pela Pangea, tem tentado encontrar maneiras mais econômicas de lançar pequenos foguetes que carregam satélites com peso de até 500 quilos ao espaço. Espera-se ter um motor pronto para uso antes de 2025.

A chave é encontrar maneiras de reutilizar esses microshuttles, minimizando o impacto a que estão expostos ao reentrar na atmosfera da Terra e permitir que eles pousem com segurança. Além disso, usar os ônibus mais de uma vez também nos permitiria ser mais respeitosos com o meio ambiente.

“Graças a esse reaproveitamento, o investimento é menor, são utilizados menos meios de produção e a frequência de lançamento pode ser aumentada”, explica Llairó. Como indica o projeto RRTB, que terminará este mês após três anos de operação, ainda não existe na Europa um método comprovado para atingir esses objetivos.

Primeira sessão

O projeto RRTB teve como foco central o reaproveitamento da primeira seção ou primeira parte do foguete, localizada em sua base. Esta é a seção responsável por gerar a maior parte do impulso imediatamente após o lançamento, após o qual se quebra e cai de volta à Terra, muitas vezes no oceano. As outras seções do foguete, com peso menor, continuam avançando pelo espaço até que sua carga seja colocada em órbita.

Esta primeira seção é frequentemente danificada não apenas durante sua descida em alta velocidade pela atmosfera da Terra, mas também pela água do mar. As dificuldades e os custos de recuperá-lo e devolvê-lo ao local de lançamento podem causar mais problemas do que soluções. “Quando cai na água, fica extremamente difícil reutilizá-lo”, diz Llairó.

Segundo ele, a solução é encontrar uma forma de a primeira seção do foguete reentrar com segurança na atmosfera terrestre e pousar em uma estação de ancoragem próxima ao local de lançamento ou em uma base flutuante. Ao mesmo tempo, o projeto do ônibus espacial deve permitir uma carga suficientemente grande para que a operação seja economicamente viável.

Para encontrar maneiras de reduzir os danos que os microshuttles sofrem na reentrada na atmosfera da Terra e durante o pouso, a equipe do RRTB conduziu testes de túnel de vento em um modelo de microfoguete em escala reduzida.

O principal objetivo desses microlançadores é, segundo Llairó, evitar que o motor precise ser ligado para reentrar na atmosfera. Ao reduzir o peso do combustível necessário, isso permitiria que os ônibus transportassem uma carga útil inicial maior.

um novo bico

A equipe teve dificuldades em sua pesquisa quando o foguete apresentava um bico tradicional em forma de sino ao redor do motor, mas encontrou resultados mais promissores usando uma forma cônica. Este tipo de bico aerospike Contribui para distribuir o calor, de forma que o impacto ao qual o foguete é submetido seja menor.

“Isso permite que ele entre na atmosfera com mais suavidade”, diz Llairó. “Isto não se aplica apenas a pequenas naves, mas também a maiores. Foi um achado inesperado, já que inicialmente não estávamos procurando por algo assim.”

Embora os motores aerospike eles também consomem menos combustível do que os motores tradicionais, explica Llairó, cujos benefícios até agora foram eclipsados ​​pelas complexidades e custos de sua engenharia, aos quais devem ser incluídas as dificuldades de resfriamento. No entanto, técnicas como a impressão 3D, como a usada pela Pangea, estão tornando-as mais viáveis.

“A tecnologia aerospike vai mudar a forma como chegaremos ao espaço e como retornaremos à Terra”, diz Llairó. “É um fator essencial para a reutilização dos foguetes.” Enquanto isso, diz ele, o motor que a equipe planeja usar usará metano de base biológica como propulsor.

Esforços também estão sendo feitos para tornar as diferentes partes dos foguetes mais reutilizáveis, usando, por exemplo, materiais à base de alumínio para tanques de combustível.

“O objetivo é que a maioria dos foguetes caia com segurança e que o maior número possível de componentes seja reaproveitado para que a operação seja viável do ponto de vista econômico”, explica Llairó.

preparando o lançamento

Se, por um lado, a RRTB tem apostado na reutilização de foguetões, a empresa aeroespacial britânica Orbex prepara-se para lançar o seu próprio micro-lançador leve e ecológico.

sob o projeto MELHOR, financiado pela UE, a Orbex apresentou em maio do ano passado um protótipo de seu foguete de 19 metros de altura, que se tornará o primeiro ônibus espacial totalmente orbital da Europa para pequenos satélites. O foguete também foi projetado com o objetivo de reaproveitar as partes que são recuperadas e que não queimaram na atmosfera. Embora a Orbex ainda não tenha revelado nada sobre isso, um porta-voz da empresa disse que o método é “completamente novo”.

Da Orbex espera-se que o foguete Prime possa ser lançado este ano pela primeira vez, aguardando o cumprimento de alguns pré-requisitos, como a obtenção de uma licença de lançamento. “Já vendemos vários assentos para provedores comerciais de satélite, mas ainda não anunciamos nossa data de lançamento”, disse Chris Larmour, CEO da Orbex. Larmour também foi coordenador do projeto PRIME, que durou três anos, até junho de 2022.

Um foguete mais verde

O foguete usará combustível limpo à base de biopropano, um subproduto do biodiesel, que é um tipo de combustível obtido de fontes como óleos vegetais usados ​​e óleo de cozinha.

Ele será combinado com oxigênio líquido, um “propelente criogênico”; isto é, um gás resfriado a temperaturas abaixo de zero e condensado para se tornar um líquido altamente combustível. Com essas medidas, o foguete reduziria as emissões de carbono em até 96% em comparação com ônibus de tamanho similar movidos a combustíveis fósseis. “O foguete Prime da Orbex, alimentado por biocombustível renovável, será o foguete mais ecológico de todos os tempos”, diz Larmour.

Os tanques de combustível são fabricados em fibra de carbono, o que permite aliar grande resistência com baixo peso.

A Orbex estima que o foguete Prime pesa 30% menos que os lançadores tradicionais, contribuindo para maior eficiência e maior rendimento, dois aspectos vitais para pequenos satélites. Além disso, o foguete foi projetado para não deixar nenhum tipo de resíduo na Terra ou em órbita. A empresa planeja lançar até 12 foguetes por ano a partir de seu centro espacial Sutherland, na costa norte da Escócia. Espera-se também que o centro espacial seja neutro em carbono, tanto em sua construção quanto em sua operação.

Sua relativa proximidade com Glasgow ajudará a tirar proveito da próspera indústria espacial da área, com mais satélites sendo fabricados do que em qualquer outro lugar da Europa. A Orbex acredita que isso fornecerá o contexto certo para os players da região lançarem seus satélites no espaço.

“A indústria de satélites e sua necessidade de ônibus espaciais para colocar satélites em órbitas específicas cresceram nos últimos anos e continuarão a crescer exponencialmente”, observa Larmour. “Isso cria uma demanda muito alta por lançamentos sustentáveis ​​e específicos para minissatélites.”

A pesquisa descrita neste artigo foi apoiada por fundos da UE. Artigo originalmente publicado em Horizontea Revista da União Europeia para Pesquisa e Inovação.

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