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Foguetes Reutilizáveis e Viagem Hipersônica: A Próxima Era da Inovação Espacial

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A Revolução Reutilizável

Desde que os primeiros satélites foram colocados em órbita com o Sputnik em 1957, até a aterrissagem na Lua em 1969, a primeira estação espacial em 1971 e o primeiro turista espacial em 2001, todo o acesso ao espaço era feito com foguetes de uso único.

Havia boas razões técnicas para foguetes de uso único, desde o estresse imposto aos materiais ao alcançar a órbita até as dificuldades de evitar danos com o calor extremo da reentrada e os riscos associados ao pouso. Ainda assim, isso é bastante insano do ponto de vista econômico.

Imagine se, toda vez que um avião de passageiros ou carga decolasse de Paris para Nova Iorque, a aeronave inteira fosse desmontada para sucata. Isso tornaria a viagem aérea proibitivamente cara, limitada às circunstâncias mais raras. E foi assim que a viagem espacial ficou presa, utilizável apenas para satélites comerciais e militares de alto valor, programas científicos caros e projetos justificados apenas pelo orgulho nacional.

Tudo isso mudou com a SpaceX de Elon Musk, que conseguiu o que se achava impossível: foguetes reutilizáveis e confiáveis.

Ao precisar apenas reformar pequenas partes do foguete, isso amortiza o custo do lançador orbital ao longo de dezenas de lançamentos, reduzindo os custos totais como nunca antes.

Isso também abriu caminho para que muitas outras empresas replicassem o sucesso da SpaceX, cada uma com sua própria adaptação da fórmula da SpaceX. Também reacendeu uma nova corrida espacial entre as grandes potências, com China e Rússia se unindo contra os EUA e suas empresas inovadoras.

E, em última análise, deve abrir caminho para a humanidade a uma verdadeira economia global baseada no espaço, com promessas de bases na Lua, colonização de Marte e energia solar orbital ilimitada.

Como Funcionam os Foguetes Reutilizáveis

A razão para tornar um foguete reutilizável é evidente. Reutilizá‑lo várias vezes reduz significativamente os custos totais do foguete por lançamento e por quilograma colocado em órbita. Qualquer outra medida que torne o foguete mais barato ou mais fácil de construir, naturalmente, também é bem‑vinda.

Como fazer isso é uma questão mais complicada, que há muito se acreditava ser impossível de responder adequadamente com a tecnologia atual. Embora outras empresas possam trazer seus próprios métodos, o método da SpaceX realmente abriu o caminho, baseando‑se em algumas ideias‑chave que tornaram os foguetes reutilizáveis uma realidade.

Integração Vertical

A primeira decisão importante que a SpaceX tomou foi essencialmente não depender de ninguém para o design de seus foguetes. Assim, em vez do método usual de montar tecnologia a partir de várias empresas, cada uma especializada em foguetes, tanques de combustível, eletrônicos etc., a SpaceX decidiu comprar componentes prontos e montá‑los em seu próprio design, ou até mesmo fabricá‑los do zero.

Embora mais complexo, isso proporcionou um nível muito maior de controle sobre o design final e uma compreensão profunda do que poderia ser melhorado ou falhar.

Isso também eliminou muitos intermediários da equação econômica, aumentando as margens.

Repensando o “Space Grade”

Por muito tempo, as empresas espaciais se mantiveram usando apenas componentes “space‑grade” para seus foguetes. Isso geralmente significa peças de design customizado, produzidas em pequenas quantidades, que não podem se beneficiar de economias de escala nem no design nem na produção.

Como resultado, cada parte de um foguete tradicional era extremamente cara. Um bom exemplo é como a SpaceX construiu seu próprio sistema de rádio, reduzindo o preço pago em 10 a 20 vezes.

“Além de construir seus próprios motores, corpos de foguetes e cápsulas, a SpaceX projeta suas próprias placas‑mãe e circuitos, sensores para detectar vibrações, computadores de voo e painéis solares.

A economia de custos de um rádio caseiro é dramática, reduzindo de entre US$ 50.000 e US$ 100.000 para o equipamento de grau industrial usado por empresas aeroespaciais para US$ 5.000 na unidade da SpaceX.

Ashlee Vance em sua nova biografia de Elon Musk

Falhando Rápido, Inovando Ainda Mais Rápido

Outra mudança foi uma atitude muito incomum em relação ao fracasso. As empresas espaciais tradicionais eram notoriamente conservadoras, relutantes em assumir riscos que pudessem colocar em perigo financiamento vital e reputação.

Sem nada a perder, a SpaceX estava pronta a manter um cronograma de testes e lançamentos muito rápido, mesmo correndo o risco de falhas catastróficas em algumas ocasiões.

Essa cultura empresarial importada do Vale do Silício fomentou inovações e criatividade na equipe e também ajudou a atrair talentos de alto nível ansiosos por uma chance de fazer mais com menos burocracia, mesmo por salários menores.

Essa disposição para assumir riscos se traduziu em um rápido tempo de retorno para a reforma dos foguetes após um lançamento, com a reutilização média do Falcon 9, atualmente o principal foguete da SpaceX, caindo para menos de 50 dias em 2024 e atingindo um recorde de 14 dias para o mais rápido.

Abraçando Novas Tecnologias

Dessa tolerância ao fracasso também surgiu a integração de novos conceitos e tecnologias. Por exemplo, a impressão 3D foi adotada cedo pela SpaceX, enquanto em uma empresa espacial mais estabelecida poderia levar anos de testes e discussões.

Fonte: Elon Musk

Diferentes combustíveis também foram escolhidos, como o motor de foguete que queima metano no Starship, que será uma escolha perfeita para reabastecimento futuro usando recursos locais na Lua ou em Marte.

De Volta ao Básico

Em alternativa a tecnologias novas e arriscadas, em alguns casos, voltar ao básico foi a escolha certa. Por exemplo, a estrutura do Starship é inteiramente feita de aço inoxidável, em vez das ligas “mais sofisticadas” ou fibra de carbono normalmente escolhidas pelas empresas espaciais.

Essa foi uma escolha feita porque a fabricação, soldagem, reparo e manutenção do aço inoxidável são tecnologias bem compreendidas, provavelmente aumentando a confiabilidade do produto final.

De forma semelhante, o simples fato de que mais é melhor foi adotado pela SpaceX. O maior foguete de todos os tempos, o Starship, pode levar mais ao órbita por um preço mais barato simplesmente devido ao seu tamanho enorme. E a melhor maneira de fazê‑lo voar é usar não menos que 33 motores simultaneamente, em vez de tentar projetar um motor mais complexo e mais potente.

Fonte: Space.com

Construindo Sua Própria Demanda

Como as viagens espaciais eram tão caras, não havia uma demanda massiva por muitos lançamentos sucessivos, cada um com uma carga orbital enorme. Isso poderia se tornar um problema sério para a SpaceX, já que as economias de escala só surgem se houver demanda suficiente.

A solução foi criar sua própria demanda, com a criação de uma constelação de satélites de telecomunicações em Órbita Baixa da Terra (LEO), a Starlink. A Starlink fornece internet de alta velocidade até mesmo nas localidades mais remotas.

Com custos de lançamento mais baixos e produção em massa serial dos satélites Starlink, além de componentes mais baratos e leves (antenas, semicondutores, painéis solares), o custo da largura de banda dos satélites tem diminuído exponencialmente.

No entanto, será necessário, em última análise, o Starship mais pesado e maior para gerenciar o objetivo final de uma constelação de 42.000 satélites, já que a degradação de suas órbitas exigirá um fluxo constante de relançamentos, com cada satélite individual tendo uma vida útil de 5 anos.

Em média, será necessário um lançamento do Starship a cada 2,3 dias, uma meta realista, pois é semelhante à frequência atual de lançamentos do menor Falcon 9.

Atualmente, a Starlink está a caminho de alcançar 5 milhões de usuários, número que tem sido cada vez mais suportado pelo design do satélite Starlink V3, com 10 vezes a largura de banda da versão anterior.

No total, o mercado endereçável para conectividade via satélite pode chegar a US$ 130 bilhões, impulsionado principalmente por residências sem ou com acesso precário à banda larga e conectividade direta ao dispositivo, uma tecnologia agora trazida ao público com sucesso pela Starlink e T‑Mobile.

Potencial da Viagem Hipersônica

Outro mercado que pode alcançar facilmente altitudes orbitais e suborbitais pode ser criado do zero: a viagem hipersônica.

Ao viajar no ar, as aeronaves utilizam a atmosfera para gerar sustentação, mas também são desaceleradas pelo atrito, limitando a velocidade máxima e a eficiência do voo supersônico.

Isso pode ser parcialmente resolvido por designs inovadores, como, por exemplo, o voo supersônico que não gera um boom supersônico ao nível da superfície, recentemente testado pela Boom Supersonic. Alguns novos designs de motores a jato, como o Motor de Detonação Rotor‑Ram (RRDE), podem tornar os aviões hipersônicos uma possibilidade, viajando a velocidades acima de Mach 5 ou mais.

Outra opção é simplesmente voar alto o suficiente para que o atrito do ar seja um problema inexistente.

Nesse caso, o Starship, com sua carga orbital de 100‑200 toneladas, e ainda mais para voos de altitude mais baixa, poderia ser uma opção interessante para transportar, relativamente falando, passageiros humanos leves.

Voo Orbital Ponto‑a‑Ponto

Ao entrar em órbita antes de retornar, foguetes como o Starship poderiam transformar uma viagem de ida e volta de 28 horas, como um voo trans‑pacífico, em apenas 6 horas, provavelmente passando mais tempo no aeroporto/porto espacial registrando bagagens e passaportes do que em voo.

Com uma estimativa de US$ 200/kg para LEO com o Starship, e uma massa média de passageiro + bagagem de 110 kg, isso elevaria o custo de uma viagem de ida e volta a qualquer ponto do globo para US$ 44.000.

Embora esse seja um preço elevado, pode ser suficiente para capturar uma pequena parcela dos voos globais e torná‑lo economicamente viável.

Por exemplo, apenas 5 % dos passageiros que voam em primeira classe mudando para voo hipersônico representaria um mercado de US$ 35 bilhões. Se metade fizesse isso, seria um mercado de US$ 35 bilhões.

O mesmo tipo de voos ultra‑rápidos está sendo considerado para aplicações militares e humanitárias pelo Pentágono, através do Programa Rocket Cargo.

Oportunidades de Investimento

SpaceX

Ao estar 10 anos à frente de sua concorrência, a SpaceX, listada privadamente, é o elefante na sala das empresas que buscam conquistar o mercado de lançamentos orbitais.

Do Falcon 1 ao Falcon 9 e agora ao Starship, a SpaceX tem impulsionado o que é possível para a indústria de voos espaciais, deixando concorrentes incumbentes como a Boeing na poeira.

A ambição da empresa parece fazê‑la focar no maior foguete possível que tem disponível, com o pequeno lançador Falcon 1 agora essencialmente abandonado, e rumores de destino semelhante para o Falcon 9 quando o Starship comprovar sua confiabilidade.

Isso provavelmente acontecerá relativamente em breve, já que o Starship realizou várias capturas no ar pela torre de pouso “Mechazilla”.

Ainda assim, alguns problemas precisam ser resolvidos, como ilustrado pela recente explosão da segunda parte do Starship, que levou a uma “desmontagem rápida e não programada”, com outro teste um mês depois tentando corrigir o problema que a causou.

A longo prazo, o objetivo final da SpaceX não é tanto a órbita da Terra, mas contribuir para a missão Artemis, que visa construir uma base na Lua, e talvez até antes disso, uma iniciativa privada para fazer o primeiro pouso em Marte, o verdadeiro objetivo de vida de Musk.

Esse foco em missões de espaço profundo que exigem reabastecimento em órbita, bem como a construção da constelação Starlink, pode abrir espaço para outros provedores de lançamentos, já que esses objetivos ambiciosos provavelmente consumirão a maior parte da capacidade de lançamento da SpaceX por vários anos, ou até uma década, se Musk realmente quiser construir uma cidade em Marte.

Rocket Lab

RKLB Gráfico de preços

De longe a empresa de foguetes de capital aberto mais proeminente, a Rocket Lab está atrás da SpaceX, a empresa com mais lançamentos por ano, à frente não apenas de concorrentes privados, mas também da China e da Rússia.

A empresa atualmente conta com seu pequeno foguete parcialmente reutilizável Electron, um foguete aproximadamente equivalente ao Falcon 1 da SpaceX, especializado em lançamentos rápidos e trajetórias orbitais raras.

Deve lançar seu novo foguete mais pesado, o Neutron, no próximo ano, que será aproximadamente equivalente ao Falcon 9 da SpaceX.

A empresa está simultaneamente desenvolvendo o HASTE (Hypersonic Accelerator Suborbital Test Electron), um foguete Electron modificado com uma grande carga útil de 700 kg para altitude suborbital, para ajudar os EUA a testar novos designs e alcançar a tecnologia de mísseis hipersônicos chinesa e russa.

Fonte: Rocket Lab

A Rocket Lab também fabrica satélites e componentes de satélites, sendo a primeira “empresa espacial de ponta a ponta” para satélites não de telecomunicações (onde a SpaceX poderia reivindicar a coroa). Isso a torna um parceiro chave para contratantes de defesa, e empresas científicas e de telecomunicações.

Fonte: Rocket Lab

A Rocket Lab tem sido importante na fabricação de painéis solares espaciais, desde sua aquisição em 2022 da SolAero Technologies. Possui mais de 1.000 satélites alimentados por esses painéis e mais de 500 satélites programados para lançamento nos próximos anos com hardware solar da Rocket Lab, totalizando 4 MW de células solares fabricadas.

A operação de satélites está proporcionando muito fluxo de caixa à empresa, bem como um valioso pipeline de contratos de lançamento.

A longo prazo, o sucesso da Rocket Lab provavelmente dependerá da capacidade do foguete Neutron de conquistar contratos suficientes para alcançar as economias de escala necessárias para competir olho a olho com a SpaceX.

Blue Origin

Outro projeto de um bilionário da tecnologia, a Blue Origin foi criada pelo fundador da Amazon (AMZN ), Jeff Bezos. Apesar de um financiamento muito maior, até agora tem ficado um pouco atrás da SpaceX em termos de desenvolvimento.

Embora isso possa ser atribuído a diferentes escolhas tecnológicas, os fatores mais importantes são um objetivo final muito diferente e uma abordagem distinta de engenharia.

Enquanto a SpaceX tem a filosofia “quebrar coisas e mover rápido”, a Blue Origin (e a Amazon) adotam uma abordagem “lenta e constante”, refletida em seu lema “Gradatim Ferociter”, que em latim significa “Passo a passo, ferozmente.”

Isso faz a comparação entre as duas empresas lembrar a fábula da lebre e da tartaruga. É uma comparação que a Blue Origin claramente abraça, chegando a ter uma tartaruga em seu brasão.

O tão aguardado voo bem‑sucedido do New Glenn em janeiro de 2025, marcando a primeira tentativa de lançamento orbital da empresa, colocou a Blue Origin de volta na corrida de forma espetacular. Esse sucesso veio após uma mudança de liderança, com o CEO da Blue Origin vindo da Amazon, Dave Limp, substituindo o anterior CEO Bob Smith, que inicialmente vinha da Honeywell.

O New Glenn também é um foguete massivo, maior até mesmo que o Falcon Heavy e apenas ofuscado pelo Starship.

O New Glenn deve ser capaz de lançar 45 toneladas em órbita, uma capacidade impressionante, especialmente para um primeiro lançamento orbital. A Blue Origin também é totalmente verticalmente integrada e está agora aumentando a produção tanto do propulsor quanto do segundo estágio do New Glenn.

Outro projeto futuro da Blue Origin é seu pousador lunar, com o Mark 1 previsto para lançamento em algum momento de 2026, e o Mark 2, duas vezes maior, já em preparação.

Por fim, o objetivo final da Blue Origin também é único. Não é a Lua ou Marte, mas a ideia de mover todas as indústrias pesadas e poluentes da Terra, e talvez até a maior parte da população mundial, para habitats artificiais massivos.

Desafios & Riscos

Segurança

Os veículos de lançamento espacial são, por natureza, perigosos, transportando mais de 90 % de seu peso em combustível muito reativo e instável, e então utilizam‑no para propulsão a alta temperatura e alta velocidade.

Portanto, embora a reutilização seja agora uma tecnologia comprovada e testada, o risco de perder algum estresse mecânico ou falha crítica oculta durante revisões que duram apenas algumas semanas persiste.

Isso já é problemático com satélites, mas menos tolerável com astronautas; e completamente inaceitável para voos hipersônicos regulares com passageiros comerciais.

Quanto maiores os foguetes, maiores os riscos para instalações terrestres e para a população em caso de falha.

Portanto, no geral, embora nosso futuro esteja claramente no espaço, e mais cedo do que se esperava antes da SpaceX, podemos esperar que a segurança e a regulamentação possam nos atrasar um pouco no caminho para reservar casualmente um bilhete de voo para a Lua ou Marte.

Contratos Governamentais

Até agora, grande parte da SpaceX e de todas as demais empresas espaciais tem estado fortemente ligada a contratos governamentais, desde missões da NASA até contratos secretos do Pentágono ou os interesses nacionais e políticas científicas e industriais das agências espaciais europeias, russas e chinesas.

Para realmente se tornar uma indústria independente, precisaremos que as empresas espaciais obtenham a maior parte de suas receitas a partir de atividades comerciais.

Atualmente, os dois setores mais prováveis de fornecer centenas de bilhões anuais para sustentar o progresso da indústria são a internet baseada no espaço e os voos hipersônicos.

Comercialização & Estratégia de Investimento

Outro candidato provável para comercialização até a década de 2040 será a energia solar baseada no espaço, que poderia, em última análise, fornecer à Terra um suprimento ilimitado de energia verde produzida continuamente, uma ideia que desenvolvemos em detalhes em “Soluções de Energia Baseada no Espaço para Energia Limpa Infinita”.

Antes disso, o turismo espacial pode se tornar uma indústria por si só, já que a experiência de ingravidez, e talvez uma curta estadia de alguns dias em órbita, seria altamente valorizada e competiria com outras formas de “aventuras de luxo extremo”, como escalar o Monte Everest.

Uma última opção poderia ser a mineração de asteroides, uma tecnologia ainda não desenvolvida, mas que poderia substituir uma grande parte da indústria de mineração de US$ 2,2 trilhões. Contudo, todas essas opções provavelmente levarão uma ou duas décadas antes de gerar receitas significativas, o que pode ser fatal para a maioria das empresas.

Portanto, independentemente do caminho para a comercialização do espaço, é provável que apenas alguns provedores‑chave tenham sucesso. Historicamente, pequenos provedores de lançamentos tiveram uma alta taxa de falha, com apenas 17 operacionais dos quase 200 criados desde 1996.

Com a posição já forte de atores privados como a SpaceX e a Blue Origin, e provavelmente novos concorrentes fortes vindos da China com apoio estatal no futuro, esse pode ser um cenário complicado para investidores.

Potencialmente, outras formas de empresas espaciais, como, por exemplo, o desenvolvimento de módulos habitacionais ou fazendas hidropônicas autônomas para futuros hotéis espaciais e bases lunares, podem ser outros tipos de investimentos vencedores na futura economia espacial.

Conclusão

O colapso dos custos para alcançar a órbita está mudando completamente a indústria espacial, abrindo uma maneira totalmente nova de ganhar dinheiro ao chegar à órbita. Isso está fazendo o setor passar de uma indústria impulsionada por defesa e governo para negócios mais focados comercialmente.

Num futuro próximo, as telecomunicações provavelmente serão o principal motor de receita, seguidas pelos voos hipersônicos e pelo turismo espacial. A longo prazo, indústrias muito maiores, como os setores de energia e mineração, ou até a manufatura, podem começar a se mover para o espaço também.

Por enquanto, a SpaceX tem sido a quase vencedora incontestada desta nova corrida espacial, graças à liderança de Elon Musk. Isso, porém, pode mudar em breve, com concorrentes sérios como a Rocket Lab e a Blue Origin alcançando o nível, bem como futuros competidores da China.

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Jonathan é um ex‑pesquisador bioquímico que trabalhou em análise genética e ensaios clínicos. Ele agora é analista de ações e escritor financeiro com foco em inovação, ciclos de mercado e geopolítica em sua publicação 'The Eurasian Century'.