Se você gosta de uma viagem quase espacial, mas não acha que os altos Gs de um lançamento de foguete seriam para você, você está com sorte: a Space Perspective, com sede na Flórida, em breve oferecerá uma viagem muito mais suave. O spin-off da NASA projetou uma cápsula luxuosa para levar os passageiros em uma viagem de seis horas à estratosfera, onde poderão desfrutar de vistas panorâmicas do nosso humilde planeta – sobre o qual terão subido graças a um balão gigante cheio de hidrogênio.
Nesta era emocionante das viagens espaciais, uma viagem de balão acima da Terra é uma das inovações mais interessantes. Isso não seria possível sem uma engenharia inteligente, muita simulação, gêmeos digitais de última geração e o desejo de democratizar a visão de uma vida.
Flutuando na estratosfera
Imagine como seria ser um passageiro da Perspectiva Espacial. A uma velocidade lenta de 19 km/h (12 milhas por hora), você e sete companheiros de viagem (mais um piloto) ascendem à estratosfera, a segunda camada mais baixa da atmosfera da Terra. Lá, a uma altitude de 30 quilômetros (100.000 pés), você desfruta de vistas deslumbrantes da Terra, sua curvatura sob seus pés envolta no fino véu azulado da camada gasosa do planeta. Acima da sua cabeça, a escuridão repleta de estrelas do cosmos se estende até o infinito.
Em vez de ficar preso ao seu assento reclinável durante a maior parte da experiência, você pode passear livremente pela cápsula espacial Neptune, um luxuoso lounge repleto de plantas decorativas, iluminação interativa e sistemas de som, e até mesmo um bar. É claro que sua atenção provavelmente estará fixada nas janelas altas que circundam a cápsula esférica, que a Space Perspective diz que serão as maiores janelas já transportadas para o espaço.
Você não experimentará a sensação de flutuação em microgravidade, que é a principal atração dos voos suborbitais movidos a foguetes. Mas, novamente, como você não gosta de adrenalina, você pode se contentar com uma taça de champanhe ou apenas meditar enquanto aprecia a beleza frágil de nosso planeta natal.
“Estamos reimaginando completamente as viagens espaciais”, disse Jane Poynter, cofundadora e co-CEO da Space Perspective, durante uma apresentação na conferência de usuários Siemens Realize LIVE Americas 2023 em junho. “Quando a maioria das pessoas pensa em viagens espaciais, elas pensam em trajes espaciais e em ter as ‘coisas certas’. É para outra pessoa fazer. Repensamos totalmente o que significa ir para o espaço para todos nós.”
Projetando um novo tipo de viagem espacial
A Space Perspective não é a única empresa que leva turistas ao espaço, mas para o cidadão comum, pode ser a mais atraente. Embora veículos suborbitais movidos a foguetes, como os operados pela Virgin Galactic e Blue Origin, possam ser vulneráveis a problemas iniciais, a tecnologia de balão empregada pela Space Perspective está bem testada.
Desde a década de 1950, a NASA e outras instituições de investigação em todo o mundo têm utilizado balões semelhantes para elevar telescópios de investigação e outras experiências até à estratosfera. A tecnologia principal foi “voada com segurança a mais de 100.000 pés mais de mil vezes”, disse o cofundador e co-CEO da Space Perspective, Taber MacCallum, ao Engineering.com.
Ainda assim, tornar a experiência a mais tranquila possível exigiu alguma engenharia complexa. A cápsula e o balão têm de suportar diferenças extremas de temperatura à medida que passam pela atmosfera. Na tropopausa, a fronteira entre a troposfera e a estratosfera, a uma altitude de cerca de 10 milhas (16 quilómetros), a nave estará sujeita a temperaturas congelantes tão baixas quanto -120 F (-80 C). Assim que a nave espacial se eleva acima da tropopausa, ela encontra o quase vácuo da estratosfera.
Nesse ponto, 99% da massa da atmosfera estaria abaixo da espaçonave. No fino gás residual da estratosfera, o balão sob o qual a cápsula está suspensa se expande tanto que engoliria toda a Estátua da Liberdade. Mas o material à base de polietileno do qual o balão é feito deve suportar a expansão necessária para levar a cápsula de volta à Terra.
“O SpaceBalloon é o que é tecnicamente chamado de ‘balão de pressão zero’, o que significa que há pouca ou nenhuma diferença de pressão entre o interior e o ambiente circundante”, diz MacCallum. “Não pode ‘estourar’. No caso improvável de haver um buraco no envelope do balão, ele simplesmente desce muito lentamente e flutua até uma aterrissagem segura.”
Caso algo dê errado com o balão, ele será apoiado por um sistema de pára-quedas baseado na tecnologia usada pela NASA para pousar rovers em Marte.
A cápsula Neptune é feita de um material composto de carbono e apresenta grandes janelas panorâmicas, que aumentaram os desafios técnicos de fabricação da cápsula. Os engenheiros tiveram que desenvolver um filme especial que evitasse a entrada de radiação infravermelha que transporta calor na cápsula. Ao mesmo tempo, porém, as janelas devem ser perfeitamente transparentes para proporcionar vistas intocadas.
Para enfrentar os desafios, a Space Perspective utilizou software de engenharia da Siemens, incluindo STAR-CCM+ para dinâmica de fluidos computacional (CFD) e recursos de computação em nuvem da Amazon Web Services (AWS), que permitiram aos engenheiros executar múltiplas simulações em paralelo.
“Tem havido muito trabalho sobre como controlamos a temperatura dentro [da cápsula]”, disse Poynter. “O software da Siemens tem sido extremamente útil para a equipe na compreensão dos fluxos de ar e de energia dentro e ao redor da cápsula.”
A Space Perspective confiou nestas ferramentas não só para compreender o ambiente térmico e a resposta da sua nave espacial a ele, mas também para aperfeiçoar a forma e a estrutura da cápsula – uma tarefa aparentemente complicada.
Escolhendo o design do balão
A equipe de design da Space Perspective experimentou vários formatos para a cápsula Netuno. Em última análise, determinaram que uma esfera convencional seria a melhor e mais segura opção.
“Alguns de nossos primeiros designs eram mais achatados e achatados”, disse Poynter. “Eles eram muito divertidos de se olhar, mas por razões físicas acabamos optando pelo globo circular. Faz mais sentido em termos de eficiência de massa, mas também oferece muito espaço livre.”
Mas havia um grande problema com a esfera, e ele só se tornou aparente ao simular o fim da viagem de seis horas da espaçonave. A nave espacial Netuno será lançada do mar, a partir de uma embarcação chamada Marine Spaceport (MS) Voyager. A cápsula levará duas horas para atingir a altitude máxima, onde passará duas horas na estratosfera, permitindo aos seus oito passageiros tempo suficiente para apreciar a vista. Por fim, ainda presa ao balão, a cápsula levará mais duas horas para descer lentamente e mergulhar no mar.
As simulações mostraram que o splashdown é a parte mais complicada da jornada. Nas primeiras simulações, a cápsula esférica quicava na superfície da água “como uma bola de praia”, segundo Poynter.
Os engenheiros encontraram uma solução: uma extensão em forma de cone fixada na parte inferior da cápsula, que corta a água e evita que ela salte. Foram necessárias milhares de rodadas de simulação para aperfeiçoar o formato do “Splashcone” patenteado, disse Poynter.
“Trabalhar com a Siemens e a Amazon Web Services nos permitiu fazer rapidamente milhares de iterações de design em componentes altamente diferenciados, como o Splashcone, que atenua o splashdown”, acrescentou MacCallum. “Historicamente, essas iterações levariam semanas ou até meses – em vez disso, elas seriam executadas em questão de horas.”
O gêmeo digital de Netuno
Para aperfeiçoar todos os aspectos da experiência de voo, os engenheiros da Space Perspective construíram um gêmeo digital de todo o sistema. O modelo leva em consideração dados detalhados de previsão do tempo para identificar com precisão onde a cápsula pousará. Durante os testes de voo não tripulado realizados em 2021, o balão pousou a 2.600 pés (800 metros) do local previsto para a queda. Os dados recolhidos durante os testes foram posteriormente inseridos nos modelos para se preparar para os testes tripulados, que a Space Perspective espera começar no início de 2024.
“Antes de produzirmos um único pedaço de carbono, realizamos muitas simulações de como a espaçonave se comportaria em voo”, disse MacCallum. “Isso inclui a estrutura em todos os ambientes de pressão e térmico e no splashdown, o ambiente térmico e as interações com as janelas e pressões atmosféricas externas, e as interações do Splashcone com a água no splashdown e o resto da estrutura da cápsula.”
Dentro da cápsula, as condições são semelhantes às de um avião comercial, disse MacCallum. No entanto, a cápsula está equipada com um sofisticado sistema de suporte de vida inspirado nas tecnologias utilizadas na Estação Espacial Internacional que eliminam o CO2 da atmosfera interior, produzem oxigénio e controlam a humidade.
“Cada sistema é totalmente redundante”, disse MacCallum. “Existem dois sistemas de controle térmico independentes e totalmente redundantes, por exemplo.”
Embora haja um piloto a bordo, a nave espacial pode voar de forma totalmente autônoma ou ser controlada a partir do centro de controle de missão da Space Perspective na Flórida.
Se você estiver tentado, os ingressos para os passeios de balão da Space Perspective já estão à venda por US$ 125 mil cada, um pouco mais de um quarto do preço dos voos suborbitais da Virgin Galactic. A empresa está aceitando depósitos de US$ 1.000 a US$ 60.000. Quanto maior o depósito que você pagar, mais cedo você voará, disse Poynter.
A Space Perspective espera iniciar as operações comerciais no final de 2024 e construir gradualmente uma cadência de lançamento de mais de 100 voos por ano. Os primeiros voos decolarão da costa espacial da Flórida, mas a Space Perspective planeja oferecer voos de suas naves espaciais marítimas de outros locais nos EUA e internacionalmente. Para saber mais sobre os voos de balão acesse o site.
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