• A próxima jornada da exploração espacial humana já começou e, de novo, a Boeing assume um papel de liderança

    08 de novembro 2012

    Bill Seil

    Líder na exploração do espaço pelo homem, a Boeing vem participando de uma jornada excepcional de descoberta e realização há mais de 50 anos. Mais uma vez, a companhia dá passos ousados em direção à nova era espacial. Em toda empresa, funcionários trabalham em uma série de programas e estudos que, um dia, levarão astronautas para longe de seu planeta natal.

    “O ônibus espacial era um veículo maravilhoso, mas não foi concebido para ir além da órbita baixa da Terra", disse Mike Raftery, diretor de Utilização e Exploração de Estação Espacial Internacional. “Ele foi projetado para ser um caminhão e ajudar na construção da estação espacial, o que fez muito bem.”

    A Boeing teve um papel fundamental no programa Space Shuttle (Ônibus Espacial), encerrado no ano passado.

    “Agora, nossas conversas estão centradas no desenvolvimento da habilidade de ir ainda mais longe e dar início à exploração de nosso sistema solar”, disse Raftery. 

    A NASA está focando destinos além da órbita baixa da Terra. Futuramente, isso pode incluir o envio de astronautas a Marte. Mas a NASA continuará realizando pesquisas a bordo da Estação Espacial Internacional e ampliando as oportunidades para que empresas privadas ofereçam acesso à órbita baixa da Terra. A Boeing continua sendo a principal contratada da estação espacial, apoiando operações continuadas e aprimorando sua utilização. 

    A Boeing está projetando e construindo os aviônicos e os estágios criogênicos do SLS (Space Launch System ou Sistema de Lançamento Espacial), um veículo poderoso capaz de propulsionar astronautas e carga útil até a Lua, asteroides, Marte e outras localidades distantes.

    Na Terra, a Boeing acaba de assinar com a NASA um contrato para desenvolver ainda mais sua nave espacial CST-100, ou Commercial Crew (Tripulação Comercial), desenvolvida para levar astronautas até a estação espacial e trazê-los de volta, além de outras localidades da órbita baixa da Terra.

    A Boeing Advanced Space Exploration, ligada à Phantom Works, está desenvolvendo uma série de conceitos futuristas, entre os quais, sistemas que permitirão uma movimentação eficiente de pessoas, estruturas e carga em missões de longa distância e longa duração.

    Além disso, seus funcionários estão trabalhando em sistemas que darão suporte a um número maior de requisitos da exploração espacial.

    Independentemente do local ou do projeto em que trabalham, os funcionários da Boeing conhecem a rica história e a liderança da empresa em exploração espacial, e estão empolgados com os próximos passos da companhia.

    “Tenho paixão por voos espaciais tripulados desde criança", disse Brenda Isaza, engenheira de projeto estrutural da Boeing no Centro Espacial Kennedy, Flórida, que está projetando as instalações terrestres de suporte ao programa Orion. A nave espacial está sendo desenvolvida pela Lockheed Martin para transportar astronautas em missões além da órbita da Terra.

    “Não existe tédio em meu trabalho. Todos os dias há algo novo e diferente acontecendo", complementou Isaza. “Você sempre quer acordar e ir para o trabalho e, depois, voltar para casa e contar o que fez."

    John McKinney, que atua em Huntington Beach, Califórnia, em outra fábrica da Boeing fundamental para as explorações espaciais passadas, sente essa mesma empolgação e entusiasmo por seu trabalho. McKinney é responsável pelo sistema de aterrisagem e recuperação do programa Commercial Crew da Boeing. Ele realiza testes na nave espacial para garantir que os astronautas pousarão em segurança, ao voltarem de suas missões.

    Os anos de experiência da Boeing em exploração espacial tripulada – iniciada com o Projeto Mercury – foram extremamente valiosos para a concepção de futuros veículos espaciais, disse McKinney. 

    “Nossa longa tradição no desenvolvimento de veículos espaciais nos garantiu uma capacidade única de tirar partido de conceitos comprovados usando as tecnologias altamente maduras da atualidade”, disse McKinney. “Isso no permite minimizar riscos e manter os custos nos níveis mais baixos possíveis.”

    Essa tradição teve início há mais de 50 anos, quando os Estados Unidos indicaram sete astronautas do Projeto Mercury para competir com os cosmonautas russos, nos primórdios da “corrida espacial”. Após o Mercury, a NASA desenvolveu o programa Gemini. Tanto a cápsula Mercury, para um tripulante, quanto a espaçonave Gemini, para dois, foram construídas pela McDonnell Aircraft Corp., companhia que viria a fazer parte da Boeing.  A espaçonave Apollo, de maior porte, criada a seguir, foi projetada por outra companhia que também viria a fazer parte da Boeing, a North American Aviation e levou astronautas da Terra à lua e vice-versa.

    Depois da Apollo, vieram os programas Ônibus Espacial e Estação Espacial Internacional. A Boeing foi a principal contratada da NASA no projeto e construção da estação espacial e a North American Rockwell, futura empresa Boeing, foi a principal contratada no projeto do ônibus espacial. Outra antiga divisão da Boeing, a Rocketdyne, construiu os principais motores do ônibus espacial.

    O veículo Commercial Crew que a McKinney e outros engenheiros da Boeing estão desenvolvendo possui muitas características emprestadas da espaçonave Apollo. 

    O próximo capítulo da exploração espacial humana enfrentará desafios que exigirão os talentos dos melhores desta geração e de cientistas e engenheiros que ainda não entraram no mercado de trabalho, diz Raftery.

    O consenso geral é que a missão final seria levar uma tripulação a Marte, diz Raftery, que pesquisa a utilização e a exploração espacial futura. Como a viagem ao “planeta vermelho” levaria cerca de 10 meses, essa é uma expedição que não poderá ser empreendida até que os cientistas saibam mais sobre tecnologia espacial e os efeitos de uma viagem espacial de longa duração no corpo humano.

    O mundo e os Estados Unidos estão envolvidos hoje em um animado debate para definir se o primeiro objetivo deve ser uma base na Lua ou uma expedição mais distante, para explorar um asteroide. Uma base moderna na Lua permitiria a permanência de astronautas na Lua por longos períodos – um bom treinamento para a exploração de Marte.

    “Não seria possível ‘pousar’ em um asteroide da mesma forma que na Lua, pois [os asteroides] são praticamente isentos de gravidade", disse Raftery.  “Mas precisamos entender como as tripulações vão sobreviver a uma longa viagem fora da proteção dos cinturões de radiação da Terra. E precisamos ganhar experiência em missões mais longas que, no futuro, durariam de um a dois anos."  

    O SLS ou Sistema de Lançamento Espacial pode ser adaptado para qualquer viagem espacial em um futuro próximo. Jim Chilton, vice-presidente e gerente de programa da Exploration Launch Systems, disse que um dos principais usos do SLS será o lançamento da espaçonave Orion. O SLS foi desenvolvido para ser um veículo versátil, que ficará em uso por décadas.

    “A história da exploração é que adaptamos os dispositivos disponíveis a novos propósitos à medida que desenvolvemos novas missões”, disse Chilton.

    O projeto inicial consistirá em dois estágios criogênicos, utilizando oxigênio e hidrogênio líquidos para a propulsão. Em alguns aspectos, ele será similar ao Saturn V, que tinha três estágios criogênicos. O SLS também aproveita algumas ideias do ônibus espacial, utilizando dois propulsores de combustível sólido para adicionar empuxo à decolagem.

    Conforme as missões forem ficando mais exigentes e complexas, ele evoluirá para atender esses desafios, disse Chilton.
    O primeiro lançamento não tripulado do SLS estaria provisoriamente programado para o final de 2017. O primeiro lançamento tripulado, utilizando a espaçonave Orion, ocorrerá algum tempo após o primeiro teste não tripulado.

    Segundo Chilton, a NASA concluiu que, considerando a vantagem competitiva da Boeing em termos de parcerias com fornecedores e cumprimento de cronogramas, a empresa seria a escolha clara para construir o SLS. Além disso, a Boeing conta com uma força de trabalho altamente qualificada, com décadas de experiência em cada aspecto da exploração espacial.

    Em agosto, a NASA concedeu à Boeing uma verba de US$460 milhões para uso no programa Commercial Crew Integrated Capability. O objetivo é dar continuidade ao desenvolvimento da nave espacial CST-100, através de uma revisão crítica do projeto. A CST-100, juntamente com a nave espacial desenvolvida por duas outras empresas do programa, estão competindo para oferecer um serviço de táxi de e para a Estação Espacial Internacional, além de outras localidades na órbita baixa da Terra. Por exemplo, complexos espaciais independentes, como a instalação inflável planejada pela Bigelow Aerospace, poderiam hospedar pesquisadores internacionais e até turistas espaciais.

    Ao projetar a nave espacial CST-100, a Boeing utilizou conceitos comprovados, desenvolvidos durante a era Apollo. Sua estrutura foi baseada no módulo de comando da Apollo. Seu complexo sistema de paraquedas, usado no retorno seguro à Terra, também foi usado na Apollo. A mudança mais importante é o uso de air bags infláveis, que permitirão à cápsula pousar em terra, em vez de sobre a água.

    John Mulholland, vice-presidente e gerente de programa da Divisão de Programas Comerciais da Boeing Space Exploration, lidera o programa Commercial Crew Development da Boeing. Segundo ele, os esforços da NASA no sentido de desenvolver um transporte de baixo custo para a órbita baixa da Terra estão liberando recursos, permitindo ao governo federal custear projetos de exploração espacial mais ambiciosos. Isso também faz parte da decisão de abrir espaço à iniciativa privada.

    "Um aspecto realmente espetacular de trabalhar com o programa Commercial Crew é que estamos prestes a abrir novas oportunidades de negócios no espaço", disse Mulholland. “Há um bom mix de empresas explorando diferentes segmentos de mercado na órbita baixa da Terra e transporte suborbital. Quando estiver mais maduro, esse mercado pode vir a ser muito lucrativo para a Boeing e a indústria aeroespacial como um todo.”

    O programa Commercial Crew da Boeing vem conduzindo testes que enfocam vários aspectos dos sistemas dessa espaçonave. O primeiro voo tripulado da espaçonave, dependendo da verba, pode ocorrer já em 2015.

    “Estamos singularmente preparados para o sucesso na arena comercial espacial", disse Mulholland, que já liderou o programa Ônibus Espacial da Boeing. “Sabemos como projetar e construir produtos comerciais de sucesso. Também temos tradição no projeto e construção de espaçonaves, como a Mercury, a Gemini e a Apollo, sem contar o ônibus espacial e a Estação Espacial Internacional. Trata-se de uma combinação vencedora.”
    william.j.seil@boeing.com

    Desenvolvendo sistemas hoje para os exploradores espaciais de amanhã
    À medida que a NASA planeja missões para além da órbita baixa da Terra, a Boeing começa a explorar conceitos antes limitados às histórias saídas da imaginação de escritores de ficção científica e futuristas. 

    A Advanced Space Exploration, uma divisão da Boeing Phantom Works, está estudando como pessoas, estruturas e suprimentos poderão, um dia, ser transportados para localidades distantes como Marte e asteroides.

    Steve Johnston, diretor da Advanced Space Exploration, disse que sua divisão é responsável por desenvolver novas capacidades que permitirão à companhia ampliar seu negócio de exploração espacial para atender as necessidades da NASA e de mercados emergentes. Sua equipe serve de ponte entre os programas existentes e planejadores de longo prazo como Mike Raftery, da Space Exploration, que está desenvolvendo conceitos de exploração espacial de longo alcance.

    “Trabalhamos muito sintonizados com a Space Exploration para entender melhor como a arquitetura de exploração futura poderá ser e traduzi-la nos tipos de sistemas avançados que precisamos desenvolver a fim de dar suporte a futuras missões”, disse Johnston.

    Um exemplo de estudo que está sendo realizado para a NASA é o desenvolvimento de métodos para armazenar combustíveis criogênicos (oxigênio e hidrogênio líquidos) no espaço por longos períodos. Esses combustíveis costumam ser usados no lançamento de foguetes da Terra para o espaço. Mas no espaço, não existe uma forma eficaz de armazenar hidrogênio líquido.

    Os combustíveis criogênicos seriam especialmente valiosos no transporte de astronautas a altas velocidades, para localidades distantes. 

    “O hidrogênio líquido tende a permear seu container e só quer permanecer líquido a temperaturas extremamente baixas," disse Johnston. “Acabamos de finalizar um estudo contratado pela NASA sobre uma nova tecnologia de armazenamento que pode ser testada em uma missão de demonstração no espaço.”

    A Boeing está realizando estudos sobre propulsão elétrica solar, uma solução muito menos poderosa, mas muito mais eficiente do que os foguetes criogênicos. Pequenos sistemas utilizando essa tecnologia são usados em programas de satélites comerciais. Sistemas maiores ofereceriam uma alternativa econômica para a movimentação de hardware no espaço, além da órbita da Terra.

    “Não usaríamos propulsão elétrica solar em missões tripuladas, pois é muito lenta”, disse Johnston. “Mas ela pode ser usada para criar uma base – na rota para Marte ou algum outro destino – e continuar a suprir essa base ao longo do tempo."

    Além de inovadores sistemas para exploração espacial, a Advanced Space Exploration está desenvolvendo métodos eficientes para o transporte de carga na órbita da Terra. Por exemplo, a Boeing foi contratada pela Força Aérea Americana para desenvolver conceitos para um sistema RBS (Reusable Booster System). O programa está definindo os requisitos e finalizando o projeto conceitual de um sistema de demonstração capaz de voar, autonomamente, de volta para o local de lançamento após uma separação simulada no estágio superior.

    “Nas próximas décadas, penso que nos veremos chegando a muitos lugares diferentes no espaço e assumindo diferentes missões", disse Johnston. “E quando fizermos isso, estaremos usando a infraestrutura estabelecida hoje."
    –Bill Seil

    Boeing toma medidas inovadoras para prolongar pesquisa ímpar na estação espacial
    O laboratório de pesquisa mais espetacular do mundo é, literalmente, de outro mundo.

    Orbitando a cerca de 240 milhas (320 quilômetros) da Terra, a Estação Espacial Internacional é mais do que apenas uma instalação única para pesquisa em ambientes de baixa gravidade. Ela também está ajudando os astronautas a enfrentar os desafios característicos de missões espaciais mais longas.

    “Trata-se de um laboratório internacional que está impactando vidas aqui na Terra e nos ajudando a ganhar conhecimento para explorações muito além de Terra”, disse Joy Bryant, vice-presidente e gerente do programa da Boeing para a Estação Espacial Internacional.

    Oficialmente, a estação espacial está programada para operar até 2020, mas a Boeing está realizando diversas análises para a NASA, entre as quais uma verificação da integridade estrutural da estação espacial para determinar se a missão da estação pode ser estendida até 2028.

    No ambiente sem peso da estação espacial, os cientistas estudam a estrutura das moléculas de proteína usadas em pesquisas farmacêuticas para tratamentos de câncer, prevenção de derrame cerebral e outras necessidades médicas. A estação espacial também é uma plataforma para o estudo dos efeitos da gravidade e da ausência de forças gravitacionais em materiais e processos, abordando questões relacionadas ao clima e ao meio ambiente na Terra. Também é um laboratório em órbita para estudar os efeitos dos voos espaciais no corpo humano.

    A Boeing tem um papel de destaque na manutenção das operações da estação espacial. Agora que o programa Ônibus Espacial foi concluído, novas soluções estão em desenvolvimento para transportar astronautas e suprimentos até a estação.

    Atualmente, os astronautas são levados até a estação na nave espacial russa Soyuz. Os suprimentos são enviados para a estação a bordo da Progress, outra nave russa, e por meio de outras transportadoras internacionais do Japão e Europa. A Boeing está participando do programa Commercial Crew da NASA para construir uma nave para levar astronautas até a estação e trazê-los de volta. Outro programa da NASA chamado COTS (sigla em inglês para Serviços de Transporte Comercial Orbital) está em desenvolvimento com empresas americanas privadas para o transporte de carga.

    As operações da estação espacial mudaram com a ausência do ônibus espacial. Por exemplo, ficou impossível transportar grandes tanques de oxigênio e nitrogênio até a estação. Assim, os engenheiros da Boeing da unidade de Huntsville, no Alabama, estão desenvolvendo o NORS (Nitrogen Oxygen Recharge System ou sistema de recarga de nitrogênio e oxigênio em alta pressão), capaz de levar uma quantidade maior desses gases, em cargas úteis menores.

    “Enquanto o ônibus estava em operação, tínhamos uma ótima maneira de transferir esses gases em grandes quantidades”, disse Bryant. “É um pouco como termos um semirreboque transferindo suprimentos a cada três meses e substituí-lo por entregas mais frequentes, realizadas por caminhões menores. Felizmente, o NORS tornará esses envios menores eficientes e, ao mesmo tempo, economicamente viáveis.”

    A Boeing também está se preparando para substituir as baterias de níquel-hidrogênio da estação por baterias de lítio-íon, que armazenarão mais energia e ocuparão menos espaço. Também estão sendo feitos aprimoramentos nos sistema de comunicação, nas capacidades de vídeo e na iluminação interior da estação.
    – Bill Seil

    Funcionários se voluntariam para inspirar a nova geração de visionários espaciais
    Brenda Isaza, engenheira de projeto estrutural da Boeing no Centro Espacial Kennedy, Flórida, passa boa parte de seu tempo livre apresentando jovens estudantes a carreiras no espaço e atuando como mentora de alunos que desejam ser futuros engenheiros.

    “Digo a esses alunos que eles estão entrando em um período muito empolgante da exploração espacial humana”, diz ela. “O espaço está começando a ficar comercial e haverá mais e mais oportunidades para eles se envolverem. E alguns de sua geração estarão explorando locais além da Terra, incluindo Marte.”

    Essa próxima geração de exploradores espaciais trabalhará em um ambiente muito diferente do dos astronautas e engenheiros aeroespaciais da atualidade. A NASA está mudando seu foco para missões além da órbita da Terra o que, em última análise, pode incluir viagens a Marte. A órbita da Terra se tornará uma nova fronteira para empreendimentos privados.

    Como membro da Sociedade de Engenheiras, Isaza faz palestras sobre foguetes a alunos do ensino fundamental no workshop Apresentando Meninas à Engenharia, realizado semestralmente pela Sociedade. A palestra inclui discussões básicas sobre princípios físicos, além de exibição de fotos dos atuais veículos de lançamento. Durante o workshop, as crianças têm a oportunidade de construir foguetes “movidos a bolhas” utilizando papel, embalagens cilíndricas de filme de 35 milímetros e comprimidos de antiácido efervescente, que reagem ao contato com a água. 

    “Alguns desses estudantes nunca tiveram a oportunidade de conversar com um profissional de engenharia, de modo que ficam empolgados em ouvir alguém que, de fato, atua na área", disse. “Adoro fazer isso, tenho paixão por esse contato com as crianças, em conseguir que elas reflitam sobre suas futuras carreiras.”

    O espaço continua sendo um tópico em alta entre os alunos – tanto em sala de aula quanto nos vários eventos sobre ciência e tecnologia.

    Beth Keller, professora em Huntsville, Alabama, lembra o entusiasmo dos alunos ao participar do Space Camp.

    “Houve muita especulação sobre o fim do programa Ônibus Espacial e o que isso significava”, disse Keller. “Mas as crianças mostraram a empolgação de sempre, devido às discussões sobre a exploração do espaço  profundo. Essa parece ser a fronteira deles."

    Scott Strickland, gerente de Isaza na Boeing, trabalha com estudantes no programa FIRST Robotics, concurso onde equipes de estudantes projetam e constroem robôs para realizar tarefas especializadas. Como gerente de desenvolvimento de hardware e suporte à área de Spacecraft Services no centro espacial, ele está envolvido em uma série de programas que vão da Estação Espacial Internacional aos equipamentos que serão usados com a espaçonave Orion nas missões de exploração no SLS.

    Strickland disse que a Boeing e seus funcionários são fortes apoiadores dos programas STEM, que incentivam estudantes a conhecer carreiras nas áreas de ciência, tecnologia, engenharia e matemática. Ele considera essa abordagem uma forma eficaz de garantir que a Boeing e o setor como um todo contarão com funcionários talentosos para fazer frente aos futuros desafios.  

    “Digo aos alunos que se eles quiserem se envolver no que há de mais moderno no setor aeroespacial, estarão no caminho certo se seguirem carreiras no espaço", diz. “E as pessoas que eu trouxe para fazer um estágio ficaram definitivamente entusiasmadas depois de verem o que e como fazemos isso.”
    –Bill Seil