América Latina busca suas riquezas no espaço atingindo Júpiter em 30 dias

A América pré-hispânica deu origem a teorias sofisticadas na astronomia antiga. Os maias, astecas e incas possuíam tabelas, calendários e sistemas extremamente precisos para descrever e determinar o movimento de planetas, estrelas, objetos celestes e constelações. Mesmo os olmecas, que antecederam todos os três impérios antigos, deixaram artefatos que confundem um e muitos arqueólogos sobre seu conhecimento preciso sobre as estrelas. Hoje, os cientistas e engenheiros modernos continuam intrigados com as proezas arquitetônicas e técnicas dos antigos impérios das Américas, que espelhavam uma precisão astronômica sem precedentes.

Apesar dos ricos legados culturais, astronômicos e de engenharia de três poderosos impérios pré-hispânicos, um testemunho da conquista criativa em toda a região, apenas um punhado de cientistas e engenheiros na América Latina participaram de missões espaciais modernas além da órbita baixa da Terra.

 Time Machine (2017). Marco Vargas.

Esta história é sobre o reacender do fogo na América Latina que pode ser rastreado por milênios. Esta história é sobre aqueles que se atrevem a implantar uma pequena missão sem propelente para chegar a Júpiter em menos tempo. Atualmente, qualquer viagem de ida e volta a Júpiter levaria vários anos e bolsos e orçamentos mais profundos , portanto, o sucesso em chegar a Júpiter rapidamente e sem propulsor poderia mudar nossa compreensão do que significa viajar por grandes distâncias em nosso Sistema Solar por uma fração do custo. .

JOVE: Uma missão sem propelente pioneira

O Experimento de Velocidade de Observação de Júpiter (JOVE) é uma nova missão movida a energia solar que usará o momento, a velocidade e a direção do vento solar como o impulso propulsor para alcançar o sistema joviano em 30 dias. Os ventos solares são as ondas de plasma e gás ionizado (carregado) emitidos continuamente pelo Sol, que variam em intensidade, densidade e composição, mas estão sempre presentes em toda a extensão do sistema solar.

JOVE é proposto por uma equipe interdisciplinar de cientistas e engenheiros nos Estados Unidos e na América Latina (Equador e Costa Rica). Eles compõem o grupo de Propulsão Interplanetária Prática do Comitê de Propulsão de Voo do Futuro Nuclear do Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica (AIAA).

 JOVE rendering. Image credits: B. Freeze, J. Greason, R. Nader et al.

O JOVE será projetado com uma arquitetura compacta de microssatélite de 16U que inclui duas bobinas supercondutoras de alta temperatura de 9 metros de diâmetro. Essas bobinas são responsáveis por engatar o sistema de propulsão “Wind Rider”. O sistema Wind Rider foi demonstrado experimentalmente no solo. Para a missão, a espaçonave usaria as bobinas supercondutoras para gerar um grande campo magnético rotativo (RMF) que interage com o vento solar para impulso e a densa magnetosfera de Júpiter para desaceleração.

A maior parte do hardware do JOVE será construída pela Agência Espacial Civil Equatoriana (EXA) , que tem ampla experiência em projetar hardware poderoso e compacto para o mercado de Cubesat, incluindo uma das baterias de maior densidade de energia para Cubesats (350Whr). Este tipo de bateria operará o farol de telemetria para medir e transmitir dados. Além disso, a pequena carga científica incluirá o sensor SPAN-Ai desenvolvido na Universidade da Califórnia, Berkeley, para estudar a velocidade do vento solar e o plasma denso na magnetosfera de Júpiter. Ele também incluirá uma câmera retrovisora para capturar Júpiter.

 JOVE's schematics. Image credits: B. Freeze, J. Greason, R. Nader et al.

O lançamento do JOVE deve ocorrer quando Júpiter estiver diretamente em oposição ao Sol em 2 de novembro de 2023 ou 7 de dezembro de 2024, para ativar o sistema de propulsão Wind Rider sem um estilingue gravitacional (gravidade assistida). Depois disso, o JOVE pode ser implantado em órbita cis-lunar ou a partir de um apogeu de 60 a 90 mil km do lado do Sol por um lançador de foguetes tradicional. Uma vez no espaço, o JOVE ativa o RMF dentro das duas bobinas e implanta as matrizes de painéis solares e o guarda-sol (para proteger as bobinas a uma certa distância). A equipe espera que o Wind Rider do JOVE acelere a espaçonave a uma velocidade próxima a 300 km s-1.

 JOVE rendering. Image credits: B. Freeze, J. Greason, R. Nader et al.

Ronnie Nader

Não há atalho para se tornar uma espécie de viajante espacial. O avanço da propulsão no espaço está no centro de se tornar multiplanetário. De acordo com o comandante Ronnie Nader, precisamos começar a construir e testar sistemas de propulsão práticos que possam nos levar aos planetas exteriores em muito menos tempo e com custo substancialmente menor. O Comandante Nader é o primeiro e único cosmonauta do Equador, o primeiro civil da história moderna a concluir o treinamento de cosmonauta no GCTC ( grau ASA/T - Advanced Suborbital Astronaut Trained ) com o apoio da Força Aérea Equatoriana (FAE). Ele fundou a Agência Espacial Civil Equatoriana (EXA) com sede em Guayaquil após seu treinamento em 2007 e atuou como Diretor de Operações Espaciais. Nader é membro sênior do Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica (AIAA), do Comitê de Segurança Espacial da Federação Astronáutica Internacional (IAF) e da Academia Internacional de Astronáutica, entre muitos outros.

Em 2019, Nader criou o grupo de trabalho de Propulsão Interplanetária Prática no Comitê de Propulsão Nuclear e Futura da AIAA para desenvolver sistemas de propulsão avançados com prazos realistas. A inspiração de Nader veio de sua experiência profissional e empreendedora na América Latina. Sem orçamentos milionários e infraestrutura para atividades científicas avançadas no espaço, Nader teve que ser engenhoso e criativo com o que está disponível.

Nader recrutou o restante da equipe do Grupo de Propulsão Interplanetária Prática no auge da pandemia de COVID-19. Eles começaram a trabalhar em conceitos diferentes e seguiram regras específicas. As regras do grupo podem ser resumidas da seguinte forma: qualquer conceito revolucionário deve ser provado matematicamente e construído sobre precedentes que foram simulados, feitos ou testados no solo e no espaço. Mas, mais importante, o grupo deve usar as leis comprovadas da física moderna.

“É importante ressaltar que os planetas não crescem. A população sim”, disse Nader. “Além disso, tudo o que o planeta produz é o limite da ambição humana. Mas isso não precisa ser verdade. As riquezas do sistema solar podem mudar a forma como vivemos de uma economia de um único planeta para uma multiplanetária. Essas riquezas poderiam redefinir o conceito de pobreza até que se tornasse obsoleto, mas apenas se pudéssemos alcançá-lo. Em termos práticos, o desafio atual do negócio espacial é que uma viagem de ida e volta leva uma década. Precisamos torná-lo acessível para que seja possível financiá-lo. Então, como uma espécie em crescimento que em breve estará ocupando plenamente seu nicho ecológico, por que não consideramos os tesouros do Sistema Solar ao nosso alcance? Um único mineral pode ter um grande impacto no desenvolvimento econômico da América Latina.”

Nader aponta o óbvio. As empresas podem fechar rapidamente sem nenhum lucro. Mesmo para os investidores, empreendedores e clientes em potencial com a mente mais aberta, a mentalidade de longo prazo implícita em uma economia multiplanetária ainda pode estar muito distante. O teste de JOVE no espaço será um trampolim para a equipe que busca reformular a conversa do espaço profundo como um luxo para o espaço profundo como uma necessidade para uma civilização cada vez mais faminta por energia. Essa reformulação exigirá o ajuste das percepções de que apenas agências espaciais tradicionais e grandes corporações bem financiadas podem implantar missões científicas complexas além da órbita baixa da Terra.

Para a região da América Latina rica em recursos naturais finitos e minerais preciosos, incluindo lítio e sal, entre muitos outros, a oportunidade de se aventurar no vasto além a um preço acessível parece fácil de vender. Infelizmente, porém, não é necessariamente o caso.

“O foguete sempre foi considerado a solução padrão para viagens interplanetárias. No entanto, ao longo da história espacial da humanidade, muitas decisões técnicas e de engenharia tiveram conotações políticas ou interesses ligados a ela em detrimento da praticidade. Queremos permanecer fiéis à engenharia e ao design científico inicialmente pretendidos e com a liberdade de escolher permanecer independentes.”

A equipe espera financiar o lançamento do JOVE com recursos do setor privado.

Jaime Jaramillo

Para Jaime Jaramillo, tornar prática uma missão científica interplanetária para a América Latina é vital. Jaramillo é Vice-Diretor de Operações Espaciais da EXA e CEO do Quantum Aerospace Research Institute – QAS com base em Quito.

“É uma honra trabalhar neste grupo, olhando especificamente para sistemas de propulsão práticos para o Sistema Solar. Considere como poderíamos desenvolver mais rapidamente as missões de exploração de mineração trazendo minerais de volta à Terra. Pode ser um ótimo negócio para quem quiser investir na região.”

Jaramillo já testemunhou o valor da transferência de conhecimento trabalhando no JOVE.

“Atualmente, as telecomunicações do espaço profundo são lideradas por apenas alguns sistemas vinculados a agências espaciais estabelecidas, por exemplo, Deep Space Network (DSN) da NASA e Near Space Network (Near Space Network). Mas a reserva e o agendamento nesses sistemas, que tradicionalmente atendem apenas a um punhado de missões, representam um pesadelo logístico, pois não se adaptam bem. Os tempos de espera para reservar um slot geralmente se traduzem em muitas décadas. Portanto, uma aplicação prática de viagens interplanetárias significa que devemos começar a trabalhar independentemente em sistemas terrestres independentes desses sistemas grandes e estabelecidos. Isso é algo que já aprendemos apenas trabalhando no design do JOVE porque, no EXA, vamos até o fim quando nos envolvemos. As lições aprendidas já são úteis para o futuro, tornando significativo o nosso foco nesta missão.”

Adolfo Chaves Jiménez

Adolfo Chaves Jiménez, engenheiro de sistemas espaciais, professor e pesquisador na Costa Rica, faz parte da equipe de navegação do JOVE — um componente de missão essencial e desafiador. A orientação da espaçonave influencia direta e profundamente sua dinâmica, navegação e controle. Sem propelente, o JOVE navegará em altas velocidades com os parâmetros variados do vento solar, tornando a manobrabilidade do JOVE particularmente difícil de prever. Muitos parâmetros necessários para gerar uma navegação prática só serão conhecidos quando a missão for lançada.

Chaves possui experiência tanto em orientação de espaçonaves quanto em dinâmica orbital. Apesar das incógnitas, seu papel como parte da equipe de navegação é desenvolver e monitorar os sensores de bordo que determinarão a direção durante a missão e o software da missão orbital para garantir que o JOVE chegue ao seu destino final.

“Há muitas coisas que temos que resolver do ponto de vista conceitual e tecnológico”, explicou Chaves. “Mas estamos usando os princípios e sistemas comprovados que já existem para aplicar uma mentalidade de design eficiente e testá-la.”

Para Chaves, a Internet e os avanços em computação, software e simulação mudaram a forma como os profissionais do espaço colaboram e se capacitam. A proximidade não é mais um impedimento para trabalhar de forma eficaz com os outros.

“Acredito que habilidade e capacidade para missões espaciais de alto nível são distribuídas uniformemente em todo o mundo. JOVE mostra que muitos profissionais na América Latina possuem os mesmos níveis de expertise competitiva que em outras geografias. Na verdade, a solução de problemas para muitos de nós na América Latina exige ser altamente criativo e extremamente prático, dadas as limitações de orçamento e acesso à infraestrutura. Portanto, há muito espaço em design e criatividade porque esse tipo de design eficiente é voltado para alguns aspectos particulares, e trabalhar nele não será impedido por sua nacionalidade, como no caso de trabalhar apenas para agências espaciais ou em determinadas localidades. ”

Chaves falou sobre um bloqueio cultural e financeiro profundamente arraigado que impede o florescimento da ciência e da pesquisa espacial na região. Parte desse bloqueio, segundo Chaves, relaciona-se com a sensação de estar mal equipado ou despreparado em comparação com as nações exploradoras do espaço mais estabelecidas. No entanto, a história da Argentina e do Brasil mostra como cientistas e engenheiros com visão de futuro foram pioneiros em avanços críticos no início da década de 1950, dadas as ferramentas e equipamentos disponíveis na época e, às vezes, junto com os dos Estados Unidos.

“Eu acredito que é inatamente humano explorar. É um sonho realizado trabalhar para encurtar as distâncias entre os planetas e influenciar a compreensão da humanidade sobre o acesso ao sistema solar. O campo, para mim, sempre foi uma prova de demonstração que reflete o desenvolvimento de uma sociedade em um determinado momento. Na América Latina, podemos estar no mesmo nível de outros países industrializados porque podemos ser muito criativos e fazer coisas inovadoras além de resolver belos problemas técnicos.”

Principais conclusões: ousar planejar com ousadia

 Time Machine (2017). Marco Vargas.

Percebi que, embora a pegada espacial da região ainda sofra com os silos no financiamento, a falta de talento não é o problema. Nader, Jaramillo e Chaves têm sido pioneiros em vários esforços regionais para tornar acessível a pesquisa e o desenvolvimento espacial. Escrevi sobre seus planos de lançar uma tripulação de voo suborbital totalmente latino-americana ( LATCOSMOS-C ) e uma rede quântica no espaço .

A equipe JOVE, incluindo Nader et al., e os pesquisadores reconhecidos nos Estados Unidos, estarão posicionados de forma única para alavancar seus conhecimentos e redes mais amplas para fazer esta missão acontecer. Todos podem sonhar, mas somente aqueles que se atrevem a realizar executarão seus planos.

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O artista Marco Vargas , da província de Santo Domingo, no Equador, desenha há mais de sete anos. Inspirado pelos mistérios e novidades da inteligência artificial, do aprendizado de máquina e do universo conhecido, Vargas criou os gráficos em movimento curto Time Machine (2017) .

“É impressionante ver como arte e tecnologia andam de mãos dadas”, disse Vargas. “A arte oferece uma visão disruptiva e profética de como será o futuro ao mesmo tempo em que possivelmente antecipa inúmeros cenários possíveis em que a ciência e a tecnologia fazem parte dessa realidade escrita ou ilustrada pelo artista. Adoraria ver uma revolução nos campos espacial e tecnológico na América Latina para que a região se envolva mais na proposição, desenvolvimento e criação de ativos tecnológicos que ajudem a acelerar o crescimento e agregar valor a esta indústria em crescimento.”

Divulgação completa: não tenho nenhum interesse financeiro adquirido nas empresas ou projetos discutidos neste artigo no momento da publicação (junho de 2022). Não aceito ofertas de marketing de afiliados ou endossos pagos que possam influenciar minha pesquisa para o artigo.

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