Desde que os humanos começaram a colocar satélites em órbita na década de 1950, nós confiamos em grandes, foguetes poderosos para escapar da gravidade da Terra e entrar no espaço. Mas grandes foguetes têm uma grande desvantagem, na medida em que encarecem os lançamentos espaciais. Caso em questão:foguete de carga pesada do Sistema de Lançamento Espacial da NASA, que está programado para seu voo inaugural em dezembro de 2019, custará cerca de US $ 1 bilhão por lançamento, de acordo com um relatório de 2017 do Escritório do Inspetor Geral da NASA (OIG). Custos de lançamento do Falcon Heavy, muito mais econômico da SpaceX, que foi lançado com sucesso do Kennedy Space Center em fevereiro de 2018, ainda variam entre $ 90 milhões e $ 150 milhões para um totalmente dispensável, versão maximizada, de acordo com CNBC.

Por décadas, Contudo, os visionários têm procurado maneiras de entrar no espaço sem depender - pelo menos não principalmente - do poder dos foguetes.

Lançamentos Air-to-Orbit

Uma dessas abordagens alternativas, lançamentos ar-órbita, parece prestes a se tornar realidade. Stratolaunch, a empresa de lançamento espacial privada fundada pelo cofundador da Microsoft Paul Allen em 2011, tem um plano ambicioso para pilotar o maior avião do mundo, com uma envergadura de 385 pés (117 metros), a uma altitude de 35, 000 pés (10, 668 metros). Lá, servirá como uma plataforma de lançamento em alta altitude para veículos menores movidos a foguetes. Uma vez lançado, esses veículos não terão que superar o arrasto causado pela espessura da baixa atmosfera, como um foguete lançado pelo solo faria, e eles poderão entrar em órbita sem ter que queimar tanto combustível. Em agosto de 2018, a empresa anunciou sua linha de quatro tipos diferentes de veículos de lançamento. Um veículo que ainda está em fase de estudo de design, um avião espacial reutilizável, poderia transportar carga ou uma tripulação humana. A Stratolaunch planeja começar a oferecer serviço regular em 2020. O CEO da Stratolaunch, Jean Floyd, disse em um comunicado à mídia que a missão da empresa é tornar o acesso ao espaço "mais conveniente, acessível e rotineiro, "e que programar o lançamento de um satélite será tão fácil quanto reservar um voo de avião. Enquanto isso, outro equipamento ar-orbita, Virgin Orbit, planeja usar um Boeing 747-400 modificado como plataforma para seu foguete LauncherOne, que irá impulsionar os satélites em órbita.

Tubo de lançamento elevado

Muitos outros, ainda mais exótico, conceitos ainda permanecem na prancheta. James R. Powell, o co-inventor em meados da década de 1960 da propulsão maglev supercondutora para trens, e colega de engenharia George Maise, há anos defendem que a tecnologia também seja usada para o lançamento de espaçonaves.

Em vez de uma plataforma de lançamento, o Projeto Startram usaria um enorme tubo de lançamento elevado. "Pense em um trem levitado magneticamente (maglev) em um túnel a vácuo, "Powell explica por e-mail." Sem arrasto de ar reduzindo a velocidade do veículo, e sem a necessidade de transportar grandes quantidades de propelente a bordo (como é o caso dos foguetes), é relativamente fácil alcançar velocidades orbitais de 18, 000 milhas por hora (2, 900 quilômetros por hora) ou mais. Quando o veículo sai do túnel em grande altitude (por exemplo, no cume de uma alta montanha), o veículo estaria indo tão rápido que basicamente chegaria à altitude orbital, onde um pequeno foguete é usado para circular a órbita. Também projetamos vários mecanismos para manter o vácuo no túnel intacto quando o veículo sai do túnel, para que o túnel possa ser rapidamente reutilizado para lançar o próximo veículo. Todos os principais componentes do sistema StarTram já existem e são bem compreendidos. "

Powell começou a contemplar o uso de maglev supercondutor para o lançamento de espaçonaves por sugestão de um colega da NASA em 1992. Inicialmente, ele e Maise desenvolveram um conceito para um sistema de $ 100 bilhões adequado para lançamentos espaciais tripulados, em que um tubo seria levitado com cabos supercondutores maciços. (Aqui está uma patente concedida em 2001 para esse sistema.) Eles também projetaram uma versão reduzida, sistema de tubo somente de carga que se estenderia por 62 milhas (100 quilômetros) e subiria pelo menos 13, 123 pés (4, 000 metros) subindo a encosta de uma montanha alta. Eles estimam que o sistema somente de carga poderia ser construído por US $ 20 bilhões, menos do que o custo de desenvolvimento do novo foguete de lançamento pesado da NASA.

Mas uma vez construído, Startram poderia transportar 100, 000 toneladas (90, 718 toneladas métricas) de carga para o espaço a cada ano, muitas vezes o que o foguete lança atualmente carrega, e colocar o equipamento em órbita baixa da Terra por um custo de cerca de US $ 50 a libra (0,45 quilogramas), Powell diz. Isso seria uma fração dos milhares de dólares por libra que custa atualmente para a carga espacial, de acordo com este artigo da Bloomberg de 2018.

“O maior desafio técnico é a janela de saída do tubo de lançamento, "Powell explica." O tubo deve permanecer no vácuo, então, quando o veículo sai do tubo de lançamento durante o lançamento, devemos evitar a entrada de ar da atmosfera. "Startram manteria o ar fora usando jatos de vapor para diminuir a pressão do ar fora da saída e empregando uma janela magneto-hidrodinâmica, que usaria um forte campo magnético para afastar o ar continuamente.

O Elevador Espacial

Outra ideia que existe há anos é a construção de um elevador espacial. Este artigo de 2000 no site da NASA descreve como uma torre base alta perto do equador da Terra seria conectada por um cabo a um satélite em órbita terrestre geossíncrona, 22, 236 milhas (35, 786 quilômetros) acima do nível do mar, que atuaria como um contrapeso. Quatro a seis trilhos de elevador se estenderiam pela torre e estrutura de cabos, indo para plataformas em vários níveis. Veículos movidos a energia eletromagnética subiriam nos trilhos, fazendo a viagem ao espaço orbital em cerca de cinco horas - enquanto fornece uma vista deslumbrante ao longo do caminho.

O conceito remonta a 1895, quando o cientista russo Konstantin Tsiolkovsky sugeriu a construção de um "castelo celestial" que seria anexado a uma estrutura semelhante à Torre Eiffel em Paris. Um pesquisador da NASA escreveu este artigo de 2005 sobre quais tecnologias precisariam ser desenvolvidas para construí-lo.

Desde então, adeptos do elevador espacial continuaram a divulgar o conceito, como este artigo do IEEE Spectrum 2015 detalha, e eles formaram uma organização, o Consórcio Internacional de Elevadores Espaciais, que realiza conferências e publica relatórios técnicos. A viabilidade de um elevador espacial, no entanto, foi atingido em 2016, quando pesquisadores chineses publicaram um artigo detalhando suas descobertas de que os nanotubos de carbono, o material em que os proponentes do elevador espacial colocaram suas esperanças, eram vulneráveis ​​a uma falha que poderia reduzir sua força significativamente.

Outras ideias que surgiram ao longo dos anos incluem o envio de cargas úteis girando em torno de uma trilha de aço em espiral antes de lançá-las na órbita baixa da Terra, e usando dirigíveis como plataformas de lançamento.

O conceito de elevador espacial foi popularizado pela primeira vez pelo autor de ficção científica Arthur C. Clarke em seu romance de 1979 "As Fontes do Paraíso".