O Canhão Espacial Longshot pode impulsionar uma Economia Orbital?

Cortando Custos de Lançamento Sem Foguetes?

Desde o lançamento do primeiro satélite artificial, Sputnik, em 1957, estamos familiarizados com a visão de foguetes para alcançar o espaço sideral. Mas os foguetes são inerentemente caros, pois precisam queimar muito combustível para carregar seu próprio peso (e o peso do combustível), além de possuir reatores capazes de suportar as condições extremas criadas pela queima do combustível.

Recentemente, os custos de lançamento para alcançar a órbita diminuíram drasticamente, graças aos foguetes reutilizáveis da SpaceX. E esses custos podem continuar caindo para US$ 100‑200/kg se uma grande frota de naves espaciais for construída e bem‑sucedida.

Fonte: Ark Invest

Ainda assim, isso é muitas ordens de magnitude mais caro do que qualquer outro meio de transporte. Portanto, qualquer projeto em grande escala no espaço parece destinado a permanecer muito caro.

Até agora, as únicas alternativas que foram imaginadas podem ser agrupadas em uma de duas categorias:

• Megaprojetos caros dependentes de tecnologias não comprovadas como propulsores de massa ou elevadores espaciais. Isso é algo que exploramos em profundidade em “Infraestrutura Espacial – Construindo Escadarias Para os Céus”.
• Produção in situ, usando recursos extraídos na Lua ou em asteroides para construir equipamentos espaciais com recursos espaciais, eliminando a necessidade de transportá‑los da Terra.

Ambos são, infelizmente, ainda muito improváveis, com provável necessidade de décadas antes de se tornarem realidade.

Mas talvez exista uma terceira maneira, com uma alternativa para enviar enormes quantidades de materiais da Terra para a órbita e então fabricá‑los lá. Este é o plano revelado pela Longshot Space, que está desenvolvendo canhões espaciais literais.

Canhões Espaciais

Curiosamente, canhões massivos podem ser o primeiro método imaginado para alcançar o espaço sideral, com o romance proto‑ficção científica de Jules Verne “Da Terra à Lua”. No romance de 1865 (e sua sequência “Ao Redor da Lua”), os protagonistas usam um canhão massivo para viajar até a Lua, já que na época as noções de foguetes eram praticamente inexistentes.

Fonte: Nation Air And Space Museum

O conceito seria explorado muito mais tarde com o High Altitude Research Project  (HARP) e Super High Altitude Research Project  (SHARP).

HARP

O projeto HARP, financiado pelo USA Army Research and Development Center, utilizou um canhão naval superdimensionado de 120 pés de comprimento (36 metros) e 200 toneladas para tentar colocar satélites em órbita.

Ele conseguiu lançar projéteis de teste até 80 km de altitude, e depois 180 km com o Yuma Gun (a ISS orbita a Terra a 408 km de altitude).

Fonte: Astronix

Infelizmente, financiamento curto e luta política fizeram o programa fracassar.

Em uma reviravolta curiosa como de filme de espionagem, o cérebro por trás do HARP, o especialista canadense em artilharia Gerald Bull, mais tarde trabalhou no Projeto Babylon para Saddam Hussein, uma ideia semelhante, até o assassinato de Bull em 1990.

SHARP

Este design do Exército dos EUA, operacional em 1992, não dependia de propulsão explosiva direta, mas de metano e depois gás hidrogênio comprimidos por uma série de detonações. Utilizou um comprimento total de canhão de 425 pés (129 metros).

Fonte: Astronix

Esperava‑se que fosse o primeiro passo antes de um “Lançador Jules Verne”. Mas o preço de US$ 1 bilhão para esse lançador fez com que não fosse produzido.

De forma semelhante, a Quicklaunch, um spin‑off universitário do projeto SHARP, tentou construí‑lo com fundos privados, mas acabou encerrando suas atividades em 2005.

Arma Espacial da Longshot

A Longshot também baseia seu design na compressão de gás, tornando‑se a mais recente de uma longa série de tentativas de desenvolver canhões espaciais.

Em última análise, o design da Longshot é uma iteração do primeiro protótipo hipersônico, o V3 da era da Segunda Guerra Mundial, com múltiplos injetores de gás instalados sucessivamente. No entanto, provaria ser difícil mirar alvos diferentes com ele, e foi destruído em um bombardeio aliado.

Fonte: Longshot Space

Os múltiplos injetores significavam que poderiam ser feitos de materiais baratos que não foram projetados para suportar altas temperaturas ou pressões (ao contrário dos núcleos de reatores de foguetes).

Nas palavras da equipe Longshot “Foguetes são boas armas, mas caras, canhões espaciais são armas ruins, mas baratos”.

Fonte: Longshot Space’s X account

De forma semelhante ao HARP e ao SHARP, eles planejam usar gás hidrogênio, pois a leveza do gás permite a velocidade máxima possível.

Fonte: Longshot Space

Mas desta vez, o objetivo é ainda mais ambicioso, com um canhão ainda mais longo que permite maior velocidade e aceleração.

Estendendo o comprimento do cano para mais de 500 metros e adicionando mais propulsores, a Longshot será capaz de acelerar cargas úteis de até 100 kg a Mach 5+ com cargas de aceleração que seu celular pode suportar, e a preços significativamente menores que os sistemas aceleradores atuais baseados em foguetes.

Problemas dos Canhões Espaciais

Embora os canhões espaciais tenham sido testados várias vezes, até agora não foram bem‑sucedidos comercialmente.

Então, os planos da Longshot são realistas? Bem, talvez, contanto que consiga lidar com o que matou projetos anteriores de canhões espaciais.

Accelerations

A primeira coisa a entender é que os canhões espaciais provavelmente nunca serão usados para transportar pessoas ou algo remotamente frágil, ao contrário da ideia inicial de Jules Verne.

Isso ocorre porque o design impõe forças de aceleração de até 100 G na carga útil, pelo menos 3 vezes mais do que o corpo humano pode suportar.

Mesmo satélites precisariam ser reforçados para que o lançamento consiga sobreviver a tal aceleração brutal.

Trajectory

Outro problema é que, pela própria natureza do lançamento, um canhão espacial não é capaz de colocar objetos em órbita estável. Eles ou cairão de volta à Terra ou escaparão do poço gravitacional do planeta.

Portanto, todas as cargas úteis precisarão realizar algum tipo de correção de trajetória para alcançar uma órbita estável.

Payload

Outra limitação do projeto anterior é que, em última análise, eles pretendem lançar apenas alguns quilos de material ao espaço. Embora isso fosse aceitável para os satélites da época, e comparado à carga útil de foguetes da época, a iminente carga útil de 100‑200 toneladas do Starship mudou isso.

Portanto, realmente, serão necessários pelo menos dezenas ou centenas de quilos de carga útil para canhões espaciais, além de um cronograma de disparos muito regular para corresponder ao que os foguetes mais recentes da SpaceX podem alcançar.

System Complexity

Desde os anos 1980 e 1990, muito progresso foi feito em várias tecnologias fundamentais como eletrônica de potência, computação, ciência dos materiais, produção de energia, etc.

Isso significa que os detalhes da engenharia de canhões espaciais podem provavelmente ser feitos hoje mais barato e/ou melhor do que há 40 anos. Por exemplo, modelagem computacional precisa, energia solar para gerar hidrogênio, injeções de gás no momento exato, capacidade de sistemas de orientação eletrônica para suportar 100 G, etc.

Market Readiness

Até recentemente, o mercado de lançamentos orbitais era principalmente governamental, alguns satélites de telecomunicações e algumas missões científicas. Isso está mudando rapidamente com o turismo espacial, bases planejadas na Lua e talvez até colonização de Marte.

Isso altera completamente a economia enfrentada por uma empresa de canhões espaciais e pode abrir caminho para muito mais financiamento até que a tecnologia esteja madura, algo que matou todos os programas anteriores.

Uma economia baseada no espaço também abriria um grande mercado total endereçável, algo um tanto ausente nos anos 1990.

Progresso Espacial da Longshot

Cronologia da Longshot

Em todos os aspectos, a Longshot Space corresponde ao arquétipo de startup improvisada, construída em uma garagem.

Começou com financiamento de amigos e familiares em 2020, quase faliu no terceiro trimestre de 2021 e construiu um protótipo que atingiu velocidade Mach 1,8.

Foi então que a Força Aérea dos EUA concedeu-lhe um SBIR direto para a fase 2 de US$ 750.000. Isso validaria a tecnologia da empresa e ajudaria na captação de recursos adicional. Dinheiro do Space Fund e de Sam Altman (famoso da OpenAI) aumentou a rodada pré‑semente para US$ 1,5 milhão.

Com um novo protótipo em Oakland, Califórnia, eles alcançaram velocidade Mach 4,8.

Financiamento adicional da Força Aérea e captação de capital, incluindo US$ 5 milhões em novos recursos, totalizando US$ 8 milhões.

Isso será usado para construir um canhão massivo de 500 metros de comprimento no deserto de Nevada para impulsionar cargas úteis de 100 kg a Mach 5. A mudança para Nevada aumentará a segurança dos testes, bem como utilizará o gás hidrogênio instável, porém mais poderoso.

O objetivo é continuar iterando a partir daqui, com “próximo é Mach 6, depois Mach 15, depois Mach 25”.

Competitive Position

De certa forma, o sucesso da SpaceX é tanto um boom quanto uma maldição para a Longshot e todas as outras startups de lançamentos espaciais.

Por um lado, prova aos investidores que isso pode ser um empreendimento lucrativo, algo considerado impossível ainda em 2012.

Por outro lado, significa competição muito dura, enquanto a SpaceX só precisava superar empresas como a Boeing, acostumada a contratos de “custo mais” confortáveis. O patamar a ser alcançado agora é muito mais alto e está constantemente ficando mais difícil.

Portanto, de fato, a competição com a SpaceX significa que um foguete que traga custo de lançamento de US$ 1.000/kg, ou até mesmo um sem precedentes US$ 500/kg, pode não ser suficiente.

Isso também significa que a diferenciação é essencial. Enquanto a SpaceX pode lançar humanos com uma carga útil complexa e frágil, empresas como Longshot Space ou Spinlaunch podem focar em outra coisa: carga útil volumosa e mais simples.

E isso é realmente necessário se quisermos expandir no espaço, como apresentamos em “A Economia Espacial do Futuro”. As mesmas dezenas de milhares de matérias‑primas serão necessárias para construir as grandes estruturas solares orbitais que alimentam toda a Terra, conforme discutido em “Soluções de Energia Baseada no Espaço para Energia Limpa Infinita”.

Aplicações

Reabastecimento de Foguetes

Assumindo que a Longshot consiga enviar cargas úteis à órbita a um custo barato (<US$ 100/kg), uma aplicação parece muito direta: reabastecer o Starship. Assim, mais uma vez, o progresso da SpaceX poderia impulsionar parte de sua concorrência.

Por enquanto, o plano de pousar um Starship na Lua ou Marte depende de enviar várias Starships adicionais para reabastecer a que está em órbita. Dependendo da carga útil real do Starship, isso significa que entre 15‑30 lançamentos no total seriam necessários para levar um Starship à Lua.

Isso ocorre porque cada Starship chega à órbita quase vazio, com pouca capacidade de carga restante para combustível extra. Com o custo de cada lançamento de Starship esperado em US$ 5 milhões (e mais faturado à NASA) no melhor cenário, isso significa que o custo total da aterrissagem na Lua provavelmente será de US$ 100‑150 milhões ou mais apenas em reabastecimento.

Em vez disso, um sistema como o da Longshot poderia enviar contêineres semelhantes a projéteis de artilharia para a órbita. Estes poderiam então ser capturados por uma nave orbital dedicada e transportados de volta ao Starship que necessita de reabastecimento.

Portanto, pode ser que o reabastecimento das missões lunares seja o primeiro caso de uso prático para canhões espaciais, e o primeiro contrato comercial da Longshot Space.

Raw Materials

Em última análise, os canhões espaciais da Longshot poderiam ser usados para enviar à órbita qualquer tipo de material resistente o suficiente para sobreviver à aceleração de 100 G.

Em teoria, isso pode incluir eletrônicos, inclusive de consumo, mas precisariam ser testados na prática.

O que certamente está incluído são todos os tipos de matéria‑prima. Assumindo um baixo custo de lançamento em torno de US$ 10‑100/kg, isso poderia tornar prático o envio à órbita de grandes quantidades de chapas de aço, alumínio, policristal, componentes eletrônicos básicos e até água ou alimentos, etc.

Por exemplo, estudou‑se que a energia solar baseada no espaço poderia fazer sentido economicamente assim que o custo de lançamento cair abaixo de US$ 500/kg.

Esses materiais deveriam então ser processados por fábricas automatizadas no espaço em materiais úteis, como, por exemplo, blindagem contra radiação (aço e água), painéis solares (policristal), espelhos orbitais (alumínio), etc.

Isso reduziria radicalmente o custo de estações espaciais orbitais e habitats espaciais em geral.

Mars Cycler

Materiais em massa baratos no espaço também poderiam ser essenciais para construir um Transportador / Ciclista de Aldrin, ou o Ciclista de Marte poderia orbitar permanentemente de modo a estar regularmente próximo tanto da Terra quanto de Marte.

Fonte: Ethan MacDonald

Dessa forma, poderia ser construída uma estação espacial permanente para as pessoas transitarem de e para Marte. Ela teria blindagem pesada contra radiação e produção de alimentos, bem como quartos mais confortáveis e espaçosos e instalações esportivas para manter as pessoas em forma apesar da ausência de gravidade.

Isso evitaria a necessidade de acelerar e desacelerar toda a blindagem, suporte de vida e suprimento de alimentos para cada viagem a Marte.

Micro Satellites

Hoje existe toda uma classe de mini‑ e microssatélites pesando 10‑180 kg. Isso inclui os CubeSats recentemente usados para lançar um enxame barato de satélites.

Fonte: NASA

Em última análise, satélites baseados em internet como os satélites Starlink (260 kg) poderiam talvez ser incluídos em modelos que poderiam ser lançados melhor com canhões espaciais do que com foguetes.

Space Weapons

Militarizar o espaço é um tema muito debatido, que violaria vários tratados internacionais.

Isso poderia até ameaçar a humanidade com a síndrome de Kessler, ou a situação em que tanto detrito orbital está em órbita que ficaríamos presos à Terra.

No entanto, a perspectiva de lançar uma carga útil a um custo ultra‑baixo de dezenas ou talvez centenas de quilos tem potenciais aplicações militares. Isso poderia incluir armas anti‑satélite, mísseis hipersônicos, ferramentas de vigilância, etc.

Com as tensões geopolíticas com Rússia, Irã e China aumentando, isso não é uma questão trivial.

Isso provavelmente é uma razão pela qual a Longshot Space recebeu financiamento da Força Aérea dos EUA inicialmente, especialmente porque os EUA criaram oficialmente uma Força Espacial militar durante a presidência Trump.

Portanto, embora os canhões espaciais sejam armas pobres no sentido de peças de artilharia, ainda podem ser uma tecnologia militar crucial que grandes potências desejarão controlar.

Investindo em Infraestrutura Espacial

O espaço é uma indústria muito estabelecida que está passando por um renascimento e crescimento explosivo graças aos foguetes reutilizáveis. Discutimos como isso criaria oportunidades inteiras em nosso artigo “Foguetes Reutilizáveis Para Criar Múltiplos Novos Mercados Reduzindo Drasticamente os Custos”.

O mercado espacial atual é de US$ 443 bi, o turismo espacial e o voo hipersônico podem acrescentar mais US$ 350 bi em receitas, aos quais pode ser adicionada uma previsão de internet baseada em satélite no valor de US$ 17 bi, além de aplicações militares e bases lunares subsidiadas, projetos científicos, etc. E isso mesmo ignorando ideias mais especulativas (mas potencialmente muito lucrativas) como mineração de asteroides.

Você pode investir em empresas relacionadas ao espaço através de vários corretores, e pode encontrar neste site nossas recomendações dos melhores corretores nos EUA, Canadá, Austrália, Reino Unido, bem como em muitos outros países.

Se você não está interessado em escolher empresas específicas relacionadas ao espaço, também pode considerar ETFs como ARK Space Exploration & Innovation ETF (ARKX) ou VanEck Space Innovators UCITS ETF (JEDI) para capitalizar o crescimento do setor espacial como um todo.

Empresas de Infraestrutura Espacial

1. Rocket Lab

Rocket Lab é um dos concorrentes mais sérios no mercado de foguetes reutilizáveis. A empresa inicialmente focou em pequenos foguetes, com o sistema de lançamento Electron (320 kg de carga útil), que está sendo progressivamente transformado em um foguete parcialmente reutilizável. Até agora, o Electron lançou 177 satélites em 44 lançamentos.

Posteriormente, a Rocket Lab está planejando criar um foguete reutilizável de tamanho médio, o Neutron, comparável ao Falcon 9 (8 000 kg para LEO em modo totalmente reutilizável, 1 500 kg para Marte ou Vênus). O Neutron será alimentado por um motor de foguete que queima metano (como o Starship), que parece se tornar a tendência para a próxima geração de foguetes.

A empresa se destaca por seu processo totalmente verticalmente integrado de fabricação de satélites, permitindo otimizar custos e velocidade de design. Isso resultou em múltiplos contratos com a NASA e o governo dos EUA, incluindo um contrato militar de US$ 515 mi. e um contrato civil de US$ 143 mi para a Globalstar.

A Rocket Lab também é um grande fabricante de painéis solares para satélites após suas aquisições de 2022 da SolAero Technologies, com mais de 1000 satélites alimentados por esses painéis, e 4 MW de células solares fabricadas no total.

Fonte: Rocket Lab

Por enquanto, seu sistema de lançamento depende de fornecedores externos, mas uma série de aquisições estratégicas deve mudar isso, replicando no sistema de lançamento a integração vertical já alcançada no design e fabricação de satélites.

A empresa também está avaliando a possibilidade de uma constelação de telecomunicações LEO para gerar receitas recorrentes. Também está contribuindo para pesquisas de fabricação no espaço com a Varda Space Industries e inspeção de detritos orbitais.

Enquanto a SpaceX contou com o talento empresarial de Elon Musk para desenvolver sua tecnologia do zero, a Rocket Lab usou uma combinação de P&D e aquisições para integrar verticalmente a tecnologia necessária. Isso tem se mostrado muito bem‑sucedido na fabricação de satélites, e agora eles buscam replicar essa estratégia para foguetes reutilizáveis.

Considerando o fluxo de caixa existente da produção de satélites e os sucessos do Electron, a Rocket Lab é uma boa candidata a alcançar a SpaceX, pelo menos até que propulsores de massa e outras infraestruturas sejam construídas em algumas décadas.

2. Virgin Galactic

A empresa foi fundada por Richard Branson e está focada no turismo espacial.

Os ingressos estão na faixa de US$ 250.000‑450.000, com uma longa lista de espera.

“Sempre soube que seria a experiência mais extraordinária da minha vida. Sempre soube disso. E as pessoas meio que me disseram que seria. Mas então, quando acontece… e está em outro nível da experiência que você pensava que teria… então é muito difícil de explicar.”

“Este foi o melhor dia da minha vida, o dia mais sensacional da minha vida. E não há nada melhor que isso. Superou os meus sonhos mais loucos.”

A Virgin Galactic tem trabalhado em melhorar sua economia unitária, com um novo sistema de lançamento, o “Delta”, capaz de transportar 6 passageiros em vez de 4, e realizar 8 voos por mês em vez de apenas um.

Juntos, essas 2 métricas aprimoradas devem aumentar a receita por unidade em 12 vezes, com um tempo de retorno de menos de 6 meses para cada ônibus Delta. O teste de voo do Delta está previsto para meados de 2025.

Fonte: Virgin Galactic

Os mercados ficaram preocupados quando foi anunciado que Branson não investiria mais na Virgin Galactic.

Especialmente após a demissão de 185 funcionários e a pausa nos voos espaciais em 2024, para aguardar a chegada do ônibus Delta e reduzir a velocidade de queima de caixa.

Ainda assim, prevê‑se que a Virgin Galactic tenha caixa suficiente para operar até 2025 ou 2026. Portanto, se o desenvolvimento do sistema de voo Delta avançar sem problemas (uma proposta arriscada na indústria aeroespacial), a empresa deverá ser capaz de focar em reiniciar e aumentar o fluxo de caixa, com um sistema lucrativo por unidade. E levar a empresa a ter fluxo de caixa positivo em 2026.

(Vale notar que a Virgin Galactic é diferente da Virgin Orbit. A Virgin Orbit entrou em falência em abril de 2023, e fornecia serviços de lançamento para pequenos satélites, com a Rocket Lab adquirindo as instalações, a manufatura e os ativos de ferramentas da empresa em Long Beach).

A recente falência da Virgin Orbit e o distanciamento da Virgin Galactic pelo fundador Richard Branson prejudicaram a imagem da empresa junto aos investidores, resultando em queda acentuada do preço das ações em 2023 e 2024.

É altamente recomendável cautela em relação à própria ação.

Ao mesmo tempo, a satisfação dos clientes anteriores, um plano claro para um design lucrativo (ônibus Delta) e uma longa lista de espera de clientes potenciais mostram que a empresa ainda pode ser viável mesmo sem captar mais recursos.

Contanto que possa voar com o ônibus da classe Delta suficientemente cedo. Até agora, a fábrica para construir o Delta está concluída, e a construção deve começar no primeiro trimestre de 2025.

Muito dependerá do sucesso no desenvolvimento, fabricação e operação do ônibus Delta e em concluí‑lo antes do final de 2025.

Se for esse o caso, a avaliação muito mais baixa criaria uma oportunidade para os investidores adquirirem ações da empresa com desconto.