Artigo publicado originalmente a 28 de agosto e atualizado a 16 de novembro depois de a Artemis ter sido lançada.

Um novo capítulo da exploração espacial começou a ser escrito esta quarta-feira: a missão Artemis 1, o primeiro passo de um ambicioso programa desenvolvido pela agência espacial norte-americana, em parceria com empresas privadas e a Agência Espacial Europeia (ESA), para levar a humanidade novamente à Lua, foi lançada a bordo de um novo foguetão norte-americano.

Mas Nuno Duarte Chabert, especialista em exploração espacial, explicou ao Observador que o objetivo final é ainda mais complexo do que isso: é “o início da colonização do espaço”, um plano que vai “revolucionar mentalidades”.

O lançamento da missão Artemis 1 chegou a estar agendado para 29 de agosto no Complexo de Lançamento 39B do Centro Espacial Kennedy, estado norte-americano da Florida. Este foi o ponto de partida de algumas missões Apollo e de todas as missões do programa Space Shuttle entre 1986 e 2006 — incluindo a Challenger, que explodiu pouco depois de levantar voo naquele que foi o primeiro acidente fatal numa nave espacial americana já em altitude.

Mas uma série de problemas técnicos foi adiando o lançamento até à madrugada de quarta-feira, 16 de novembro onde, às 06h49 (hora de Lisboa) a Artemis 1 descolou. Todo o lançamento da missão está a ser acompanhado em direto pela NASA nos canais oficiais da agência espacial norte-americana. A NASA YouTube está a cobrir todo o lançamento, uma conferência de imprensa sobre a missão, a primeira trajetória de saída da Orion em direção à Lua e as primeiras imagens da nave espacial a orbitar pela terra.

Da exploração de hélio na Lua à colonização do espaço. Porque é que a Artemis importa?

Aquilo a que o mundo assistiu não é apenas um regresso à Lua, um saudosismo dos tempos da missão Apollo. “Se juntarmos a ‘descoberta’ do Brasil, a circum-navegação de Fernão de Magalhães e a descoberta do caminho marítimo para a Índia, ainda não alcançamos a importância do que aí vem”, considerou Nuno Duarte em entrevista ao Observador. Esta é uma guerra pela colonização do espaço. Quem estabelecer a primeira base lunar, ganha.

Um dos principais interesses em explorar os recursos lunares está na fusão do hélio-3. Por cá, por cada bilião de metros quadrados de gás natural, extrai-se apenas 15 quilos deste isótopo. Mas na Lua acumula-se hélio-3 vindo dos ventos solares e a quantidade é suficiente para, se a humanidade continuasse a gastar recursos como gasta atualmente, alimentar a necessidade energética da população por 10 mil anos.

“Quem tiver a mineração do hélio-3 tem a supremacia energética, tem a supremacia do espaço“, apontou o especialista e divulgador de ciência. A China, que recentemente conseguiu a proeza de aterrar na parte oculta da Lua, já demonstrou interesse nesse plano. Os Estados Unidos também e a Rússia nunca o esqueceu por completo desde os tempos das missões Luna. “Antes tínhamos uma Guerra Fria a dois, agora é a três”, descreveu Nuno Duarte.

Outro ponto de interesse é o polo sul Aitken (a zona mais escura da Lua no polo sul, o seu lado oculto), que o perito descreve como “um cemitério de asteróides” com “metal amachucado” vindo de corpos celestes que colidiram com a Lua. Tal como o Observador já escreveu, há asteróides verdadeiramente valiosos: o Psique-16, por exemplo, é composto quase exclusivamente por ouro e platina. Alguns contêm irídio, um metal raro na Terra que entra na composição das baterias que utilizamos nos dispositivos eletrónicos. E tudo isso pode estar condensado no polo sul lunar.

Toda esta exploração exige um investimento em nova tecnologia que permitisse, por exemplo, minerar a Lua e transportar o material para a Terra. Ou instalar uma central nuclear e fazê-la chegar a solo firme a fim de ser utilizada pela humanidade. Paulo Gil, professor do Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto Superior Técnico, diz que não é impossível. Mas que serão precisas décadas de desenvolvimento para se passar da teoria à prática.

A missão Artemis 1 — passo a passo, tecnologia a tecnologia

Curioso é que, segundo Paulo Gil, muita da tecnologia que será aplicada na missão Artemis 1 é uma inspiração da que já foi utilizada ao longo do programa Apollo, mas com atualizações que modernizaram o equipamento. “Um dos problemas típicos de engenharia é que, se as pessoas não continuam a fazer as coisas, elas perdem-se“, apontou o académico e investigador. Com uma diferença fundamental: “A Apollo foi uma coisa fora do tempo, foi quase um milagre ter acontecido. Esta missão acontece no tempo certo”.

Em termos práticos, a Artemis 1 é o primeiro teste integrado dos sistemas de exploração do espaço profundo da NASA: a nave espacial Orion, que transportará astronautas até ao satélite natural da Terra, a Marte; e, pelo espaço profundo, o Space Launch System (SLS), o mais poderoso foguetão alguma vez construído pela humanidade, que a agência espacial estreará na segunda-feira; e todos os sistemas de controlo desenvolvidos no Centro Espacial Kennedy. A primeira missão tripulada será a Artemis 2, mas só a Artemis 3 vai realmente alunar.

Uma grande parte do foguetão é tecnologicamente inspirada no Space Shuttle, embora seja parecido ao Ariane 5 — o foguetão descartável da Agência Espacial Europeia que lança satélites para o espaço. Mas a poupança da NASA começa aqui: ao conservar a cor laranja da espuma que poliuretano que protege o tanque externo em vez de o pintar de branco, a agência espacial norte-americana poupa centenas de quilos de peso disponível para outro material. Quanto menos peso tiver a nave, menos combustível é necessário para levantar voo, explicou Paulo Gil.

O foguetão é impulsionado pelos dois propulsores mais poderosos da indústria da exploração espacial (mas que adotaram algumas peças dos tempos do Space Shuttle), que queimam seis toneladas de combustível por segundo, e quatro motores RS-25. Aqui está um detalhe importante, aponta Paulo Gil: estes motores principais são exatamente os mesmos que foram foram utilizados no programa Space Shuttle e serão reutilizáveis ao longo das três primeiras missões Artemis. Só esta reciclagem de material que já esteve no espaço e foi recuperada permitiu à NASA poupar 30% do valor estimado do programa caso não houvesse reaproveitamento de peças.

Ao fim de dois minutos, todo o combustível de propulsão já se esgotou e os propulsores separaram-se. Oito minutos depois da descolagem, o estágio central e os motores RS-25 também ficaram sem combustível. Os painéis do módulo de serviço — o módulo lunar, que permite efetivamente pisar a Lua, ainda não estará incorporado na Orion porque ainda não foi sequer terminado — o sistema de aborto de lançamento e os motores do estágio principal foram então desligados.

O estágio principal vai separar-se da nave espacial, deixando a Orion anexada apenas a um estágio de propulsão criogénica, com hidrogénio e oxigénio em estado líquido, que o impulsionará em direção à Lua depois de a nave cumprir uma órbita em torno da Terra e abrir os painéis solares. Esta manobra chama-se “injeção translunar” e permite à nave aproximar-se o suficiente da Lua para ser captada pela gravidade do satélite natural da Terra.

A missão Artemis 1 terá uma duração de 42 dias, três horas e 20 minutos; e cumprirá um total de 2,1 milhões de quilómetros — incluindo a viagem de ida até à Lua, o regresso e as órbitas em torno do planeta secundário. O regresso da Orion está agendado para o dia 11 de dezembro: a nave entrará na atmosfera a uma velocidade de 40 mil quilómetros por hora e vai aterrar no oceano Pacífico, ao largo da costa norte-americana de San Diego.

Antes, no entanto, há uma aventura tecnológica para cumprir. Duas horas depois do lançamento, o estágio de propulsão criogénica vai separar-se da nave Orion e vai largar no espaço 10 CubeSats, pequenos satélites que podem ser utilizados em comunicações e na investigação científica. Neste caso, alguns dos CubeSats ficarão nas proximidades da Lua para estudar o satélite natural, enquanto outros seguirão para o espaço profundo. Enquanto tudo isto acontece, a Orion prossegue o caminho até à Lua, desta vez impulsionada por um módulo de serviço da ESA que tem a capacidade de corrigir o percurso da nave e que fornece energia à nave.

Chegada à vizinhança lunar, a Orion vai sobrevoar a Lua a uma altitude máxima de 97 quilómetros e usará a força gravitacional da Lua para se impulsionar numa órbita retrógrada (no sentido contrário ao ponteiro dos relógios) em torno do satélite, que vai atingir uma distância de 64 mil quilómetros para lá do corpo celeste. É a maior distância alguma vez viajada por uma aeronave com capacidade para ser tripulada: o recorde atual são 48 mil quilómetros para lá da Lua e pertence à missão Apollo 13.

Para regressar à Terra, a nave vai reaproximar-se da Lua e, com recurso aos motores incorporados na Orion, aproveitar novamente a gravidade do satélite natural. Embora viaje a 40 mil km/h no momento em que reentra na Terra, a resistência da atmosfera vai desacelerar a Orion até aos 480 km/h e elevar a temperatura da nave, que está protegida por um escudo térmico, aos 2.800 ºC. A resistência térmica dos sistemas será, de facto, a grande prova de fogo para a NASA, aponta Paulo Gil: “Se falhar os astronautas morrem e ela nunca foi testada ao vivo, em condições semelhantes à dos astronautas“.

Depois, quando a Orion estiver a 7.600 metros de altitude, os paraquedas serão abertos e a velocidade baixará para os 160 km/h em apenas um minuto. No momento em que a nave chega ao oceano, a sua velocidade será inferior a 32 km/h.

A Orion é depois recuperada por uma equipa do Centro Espacial Kennedy que inclui membros do Departamento de Defesa dos Estados Unidos, especialistas em ambientes anfíbios da Marinha, peritos em meteorologia da Força Aérea e engenheiros da NASA e da Lockheed Martin Space Operations, uma empresa privada que está envolvida no projeto Artemis. Todos eles viajarão para perto da nave a bordo de um navio da Marinha. Depois, os mergulhadores vão prender a nave com um cabo ao navio para que a Orion seja estudada por cientistas.

Tripulantes serão Snoopy, Ovelha Choné e torsos que imitam humnanos

A bordo da missão Artemis 1 estão CubeSats, pequenos satélites do tamanho de caixas para sapatos que não têm mais de 11 quilos. Quatro deles vão ser utilizados para estudar a Lua, três vão dedicar-se à investigação da radiação que atravessa o espaço e a magnetosfera terrestre, um vai analisar a superfície de um asteroide próximo da Terra e dois recolherão dados para testes de demonstração tecnológica.

Além disso, a bordo da nave Orion estão também três manequins que simularão as condições de uma missão tripulada. O “comandante Moonikin Campos” está equipado para recolher dados sobre como será a experiência humana de um voo como o desta missão. Há um sensor no encosto de cabeça e outro atrás do banco que vai registar a aceleração e vibração experenciada ao longo do voo. Os fatos do manequim também estão equipados para registar a quantidade de radiação a que os astronautas estarão sujeitos.

Os outros dois manequins são Helga e Zohar. Na verdade, sãotorsos artificiais que imitam ossos humanos, tecidos moles e órgãos de uma mulher adulta; e que estão equipados com mais de 5.600 sensores passivos e 34 detetores de radiação ativos para medir a exposição à radiação. É que, tal como explica Paulo Gil, o efeito da radiação nos humanos ainda não está completamente compreendido.

“A estada de um astronauta na Estação Espacial Internacional não é comparável a uma viagem até Marte”, esclareceu o perito. Por causa da duração de cada missão, sim, mas não só: “A Estação Espacial Internacional está na baixa órbita terrestre, por isso ainda consegue receber alguma proteção da atmosfera“. Numa viagem à Lua, e depois a Marte, isso não acontece.

Ou seja, os dois torsos artificiais são parte de uma experiência científica: só um deles, o Zohar, usará um colete de proteção contra radiação — o AstroRad. O objetivo é apurar os níveis de radiação que os astronautas podem encontrar em missões lunares e esclarecer se, usando-os, os astronautas podem continuar as atividades agendadas mesmo que a nave seja atingida por tempestades solares.

Mas há outros dois tripulantes especiais a bordo da primeira missão Artemis, recordou ao Observador o professor do Instituto Superior Técnico. Um deles é um peluche de Snoopy, o cão de Charlie Brown. Será um indicador de gravidade zero: enquanto a nave estiver sujeita a níveis apreciáveis da força gravítica exercida pela Terra na nave Orion, o fio em que o peluche estará pendurado no interior estará completamente esticado. Isso deixará de acontecer, e o fio baloiçará quase livramente, quando a nave atingir gravidade zero.

Não é uma mera brincadeira. Em maio de 1969, dois meses antes da alunagem, os astronautas da Apollo 10 (Gene Cernan, John Young e Thomas Stafford) viajaram até a Lua para um teste final antes do histórico pouso lunar — uma missão semelhante a esta, embora esta não esteja tripulada. O módulo em que os três astronautas navegaram até lá foi apelidado precisamente de Snoopy porque a equipa iria aproximar-se a 15.240 metros de altitude da Lua e “snoop around” — uma expressão em inglês que pode ser traduzida para “bisbilhotar” — o local onde a Apollo 11 viria a aterrar: a Base da Tranquilidade.

O outro peluche, que também funcionará como um indicador de gravidade, será a ovelha Choné, escolhida pela Agência Espacial Europeia. Aliás, David Parker, diretor de Exploração Humana e Robótica da agência, comentou que este “é um momento entusiasmante para a ovelha Choné e para nós na ESA”: “Estamos muito contentes que tenha sido selecionada para a missão e entendemos que, apesar de ser um pequeno passo para os humanos, é um grande salto para todas as ovelhas”.

O que podia ter corrido mal?

Mas há critérios meteorológicos muito restritos para que o lançamento da missão Artemis 1 na data e hora agendada receba luz verde — e, na madrugada da primeira data de lançamento, previa-se chuva para o estado da Flórida. Tal teria comprometido a segurança da missão.

O lançamento da missão teria sido adiado…

• … se a temperatura média ao longo de 24 horas, tanto a 40,4 metros como a 78,5 metros de altitude, fosse inferior a 5,2ºC.
• … se a temperatura a essas mesmas altitudes fosse superior a 34,7ºC durante mais de 30 minutos consecutivos.
• … se a temperatura nessas altitudes baixasse num intervalo de temperatura entre os 3,3ºC e os 9,4ºC durante 30 minutos consecutivos. A temperatura específica dependeu das características do vento e da humidade relativa.
• … se as rajadas de vento aos 40,4 metros de altitude alcançassem os 53,7 km/h; ou se a velocidade atingisse os 72,2 km/h a uma altitude de 139,45 metros.
• … se as condições do vento em altitudes mais elevadas fosse tão forte que pudesse comprometer a capacidade de controlar a aeronave.
• … se chovesse.
• … se trovasse por pelo menos 30 minutos num raio de 18,52 quilómetros a contar da base de lançamento, exceto se as nuvens de tempestade se estivessem a afastar e as características do campo elétrico da tempestade o permitissem.
• … se a trajetória de voo estivesse a 18,52 quilómetros da fronteira de uma tempestade que produzisse raios até 30 minutos após a observação da última descarga.
• … se a trajetória de voo estivesse a 18,52 quilómetros de uma nuvem do tipo cumulonimbus (as que têm o formato de uma bigorna) a menos que os critérios de temperatura, tempo desde o último relâmpago e distância estivessem a ser respeitados e se, dentro de 5,6 quilómetros, os critérios de refletividade máxima do radar — quantidade de potência transmitida que é devolvida ao recetor do radar após atingir a precipitação — também fossem atendidos.
• … se a trajetória de voo estivesse dentro de 5,6 quilómetros de uma nuvem de detritos por três horas, a menos que os critérios de temperatura, campo elétrico de superfície e refletividade do radar fossem cumpridos.
• … se a trajetória de voo estivesse dentro de 9,3 quilómetros de nuvens meteorológicas perturbadas que se estendem até temperaturas congelantes e contêm precipitação moderada a forte.
• … se houvesse uma camada de nuvens num raio de 9,3 quilómetros e mais de 1.371 metros de espessura, chegando a altitudes com temperaturas congelantes — mas só se os critérios de refletividade máxima e o campo elétrico de superfície não o permitissem.
• … se a trajetória de voo estivesse num raio de 18,52 quilómetros de nuvens cumulus, com critérios de distância e altura específicos.
• … se as nuvens cumulus se tivessem formado, direta ou indiretamente, a partir de uma coluna de fumo, a menos que tivessem passado pelo menos 60 minutos desde que essa coluna e as nuvens se tivessem desligado (ou seja, a nuvem já não estivesse a ser alimentada pelo fumo).
• … durante a atividade solar ativa, com aumento da densidade de partículas energéticas solares na atmosfera.