A Economia Espacial Futura

Crescendo A Economia Para Cima

Com mais testes da Starship da SpaceX em andamento, parece que o antigo sonho de ficção científica da colonização espacial está se tornando mais realista a cada dia. Elon Musk está até imaginando uma primeira missão a Marte no final desta década, com colônias totalmente estabelecidas nos próximos 20-30 anos.

Isso também ocorre com a China e a NASA tendo planos grandiosos para uma base lunar permanente (as missões Artemis), bem como discussões sobre novas estações espaciais pela UE, Índia e Rússia, além da crescente base lunar chinesa.

Por agora, a tecnologia e exploração espaciais são impulsionadas principalmente por pesquisa científica, prestígio nacional e a ambição de bilionários como Elon Musk e Jeff Bezos.

No entanto, a longo prazo, um esforço de colonização espacial sustentável deve ser economicamente viável. Historicamente, empreendimentos coloniais como a expansão europeia para as Américas foram tornados possíveis pelo alto valor de produtos locais como café, cacau ou açúcar.

Da mesma forma, qualquer construção de infraestrutura espacial e colônias em uma escala suficientemente grande exigirá um sólido retorno sobre o investimento para as nações, empresas e indivíduos que a apoiem. Isso também será necessário para convencer enough pessoas a correrem os riscos de um ambiente sem ar, irradiado e, no geral, muito hostil.

As Restrições Econômicas

Gravidade & Custo de Lançamento

O fato econômico central de qualquer economia baseada no espaço é que colocar coisas em órbita é caro… Muito caro.

Lutar contra o poço de gravidade da Terra exige toneladas de energia e máquinas muito avançadas. Isso é especialmente verdadeiro para enviar pessoas ou equipamentos para órbitas geoestacionárias (GEO) ou até a Lua ou o espaço profundo.

Tais máquinas atualmente existem apenas na forma de foguetes, com foguetes reutilizáveis apenas recentemente tornado possível graças à SpaceX. Outros sistemas de lançamento que não sejam foguetes podem mudar essa equação a longo prazo (mais sobre isso abaixo), mas isso será a restrição central para as próximas décadas.

Devido aos foguetes reutilizáveis da SpaceX, essa restrição se tornou um pouco menos pesada, permitindo que os EUA se tornassem a força dominante em lançamentos orbitais nos últimos anos.

Fonte: Our World In Data

Mesmo com esse sucesso recente, isso significa que cada quilograma de qualquer coisa no espaço vem com uma etiqueta de preço adicional de vários milhares de dólares, e ainda um mínimo projetado de +$100/kg com uma frota hipotética completa de Starships da SpaceX.

Isso não é tão impactante para trazer ao espaço chips de computador avançados ou materiais preciosos e tecnologia. Mas coloca uma etiqueta de preço muito alta em materiais simples e pesados como, por exemplo, alimentos ou aço.

Outra consequência desse fato central é que, uma vez que algo está em órbita ou no espaço profundo, você preferiria mantê-lo lá.

Portanto, missões de anos e reciclagem onipresente serão um fato da vida na economia baseada no espaço.

Custos de Tecnologia & Ambiente

Outro fator-chave em equipamentos espaciais é que eles precisam operar em um ambiente muito hostil. Temperaturas extremamente frias e quentes, vácuo total, micrometeoritos, vento solar, radiações, todas essas condições colocam requisitos e estresse adicionais nos materiais. Qualquer falha pequena pode se transformar rapidamente em uma catástrofe em tais condições.

Portanto, cada peça de equipamento e maquinaria precisa ser mais resistente do que o normal. E quase à prova de falhas.

Tudo isso custará dinheiro.

Portanto, qualquer coisa feita no espaço precisa de um bom motivo para ser feita lá em vez de na Terra. Caso contrário, a economia simplesmente não fecha.

Sistemas de Suporte à Vida

Por fim, embora provavelmente dependa fortemente da automação, a necessidade de precisão, inteligência e reatividade significará que os humanos precisarão operar e manter uma grande parte da economia espacial.

Mas lembre-se, trazer coisas pesadas como alimentos para a órbita vem com uma etiqueta de preço excessiva. Um quilograma de farinha de repente custa +$1.000, o mesmo para um litro de água. Até o ar agora é precioso.

Acima de um certo número de astronautas em órbita, a única maneira de tornar isso sustentável é produzir 99% do suprimento de alimentos no local, com talvez apenas um suprimento de sementes, vitaminas e pílulas de minerais vindo da Terra.

Setores Lucrativos

No geral, produzir qualquer coisa, mantê-la e até mesmo sobreviver no espaço é caro. E será caro no futuro previsível.

Uma economia baseada no espaço sustentável deve gerar muito dinheiro para pagar seus custos. Para pagar às pessoas um salário atraente o suficiente, para pagar pelos custos de lançamento e para pagar por equipamentos resistentes, ela precisará se engajar em atividades altamente lucrativas.

E porque tudo feito no espaço é mais caro, não será competitivo com a maioria das indústrias baseadas na Terra.

Ainda assim, algumas atividades no espaço podem se tornar rapidamente muito lucrativas.

Turismo

Experimentar a falta de peso ou ver a Terra de órbita são experiências únicas que apenas alguns centenas de humanos já tiveram. Isso as torna inherentemente atraentes, tanto para entusiastas da ciência quanto para os ricos entediados procurando por novas experiências.

Até mesmo experiências mais únicas poderiam ser desbloqueadas mais tarde, desde uma estadia na Lua até escalar um vulcão marciano de 21,9 km (13,6 mi ou 72.000 pés) com um penhasco de 7 km de altura ou ver os anéis de Saturno de perto.

A indústria global de turismo é estimada em não menos de $7,7 trilhões. Mesmo o segmento mais estreito e mais relevante para o turismo espacial de turismo de luxo é estimado em $1,9 trilhão.

Se apenas 1% desse mercado for gasto em turismo espacial, isso representa $19 bilhões. Com um custo por lançamento de $90 milhões para o Falcon Heavy (e menor para o futuro Starship), o turismo sozinho poderia financiar centenas de lançamentos por ano.

Provavelmente, isso será um setor muito ativo nos primeiros anos da economia baseada no espaço.

E pode recuar quando outros setores se desenvolvem, e a novidade desaparece. Ser a primeira pessoa a escalar o Monte Olímpo é impagável. Ser a 3.489ª pessoa é menos interessante, mesmo que isso não pareça deter as muitas pessoas que pagam de $30.000 a $200.000 para uma expedição perigosa ao Monte Everest.

Como discutimos em nosso artigo anterior “A Economia Marciana Futura“, o turismo pode começar na vizinhança da Terra, mas pode se tornar a principal “indústria de exportação” para as primeiras colônias marcianas.

Voos Rápidos Suborbitais

Viajar através da atmosfera é limitado pela fricção do ar que desacelera e aquece os aviões. Isso é um motivo pelo qual o transporte de passageiros supersônico nunca realmente decolou.

Mas viajar a Mach 10-20 não é um problema se você puder ir acima da atmosfera. Nesse contexto, viajar de Londres para Sydney poderia levar menos de 1-2 horas.

A mesma velocidade é de grande interesse para o militar, com a SpaceX aparentemente encomendada pelo Pentágono para desenvolver uma maneira de mover equipamentos ou pessoal militar ultra-rápido.

“Pense em mover o equivalente a uma carga de C-17 para qualquer lugar do globo em menos de uma hora. Pense nessa velocidade associada ao movimento de transporte de carga e pessoas,”

General Stephen Lyons – ex-comandante da USTRANSCOM

Telecomunicações Espaciais

Difícil estar no reino da especulação, isso já é uma realidade com a rede de internet baseada em satélite Starlink da SpaceX com alta velocidade e baixa latência.

O Starlink já tem 3 milhões de assinantes e é estimado em $6,6 bilhões.

Outras empresas e nações-estados estão procurando criar suas próprias constelações de internet em órbita terrestre baixa, incluindo Rússia, China, Amazon, OneWeb, etc..

Isso é o primeiro projeto bem-sucedido que exige infraestrutura espacial em larga escala, pois o Starlink representa 60% de todos os satélites em órbita.

Fonte: Reddit

Projetos Governamentais

Como mencionado anteriormente, isso não pode formar a base de uma economia espacial autossustentável. No entanto, questões de prestígio nacional, segurança nacional, bem como orçamento para pesquisa fundamental serão uma grande fonte de renda para as primeiras empresas espaciais.

Por exemplo, um esforço internacional para construir um radiotelescópio no lado distante da Lua sozinho essencialmente subsidiaria a economia lunar por anos.

Fonte: NASA

Outro setor semelhante será a indústria de defesa. Por exemplo, a SpaceX está construindo uma versão militar do Starlink, chamada Starshield.

Energia Espacial

Depois das telecomunicações e do turismo, outro segmento massivo da economia global é a geração de energia.

Nossas necessidades energéticas podem ser cobertas de forma livre de carbono por meio de uma combinação de renováveis e nucleares, algo que discutimos em “Nossa Mistura Energética Futura”.

No entanto, uma opção alternativa ou complementar pode ser coletar luz solar em órbita ou na Lua e transmiti-la de volta à Terra. Isso é improvável que aconteça em larga escala antes de 2035 ou mais tarde.

No entanto, se provar ser uma solução competitiva para a produção de energia, provavelmente formará a espinha dorsal da economia baseada no espaço, com o dinheiro da construção de geração de energia, venda dessa energia, bem como manutenção e serviços de reciclagem, a indústria central das nascentes colônias espaciais.

Fonte: Space Solar

Discutimos em mais detalhes como isso funciona e o que pode tornar ou arruinar a ideia em “Soluções de Energia Baseadas no Espaço para Energia Limpa Ilimitada“.

Mineração de Asteroides

No geral, fazer coisas no espaço, especialmente com gravidade zero ou baixa, pode ser bastante complicado.

Em um ambiente sem peso, líquidos não ficam no lugar, poeiras e pós são especialmente problemáticos, e o fogo é ainda mais perigoso do que o usual. A fabricação em tais condições pode ser difícil.

No entanto, há uma atividade industrial em que o peso zero seria muito benéfico: mover milhares de toneladas de rochas para extrair minerais preciosos.

Uma grande parte dos custos de mineração na Terra está relacionada à dificuldade de cavar, mover e esmagar toneladas de rocha para alguns quilos ou até gramas de metal útil. Além disso, a maioria dos metais na Terra afundou profundamente no planeta, com apenas uma fração voltando à superfície por meio da atividade geológica, formando veias de minério no rocha.

Isso não é o caso com asteroides. Muitos deles são muito ricos em metais; de fato, o cinturão de asteroides em nosso sistema solar contém ~8% de asteroides ricos em metais (M-tipo). Com o cinturão de asteroides pesando 2,4 quintilhões de toneladas, isso é muito metal.

Fonte: ESA

Na Terra, estamos cavando até 2-4 km de profundidade para ouro ou platina. Mas apenas um asteroide, 16 Psyche, pode ser um pedaço de 200 km de metal esperando para ser minerado por um valor (aos preços atuais) de $10-700 quintilhão.

Então é fácil ver como essa atividade pode superar todas as outras da economia baseada no espaço combinadas.

Utilização Local

Outra fonte de lucro para a mineração de asteroides será fornecer recursos básicos para operações espaciais.

Trazer água, ferro, silício, lítio ou níquel para a órbita é tão caro quanto é pesado. Em vez disso, explorar pequenos cometas ou asteroides para fornecer esses recursos a fábricas e colonos espaciais será altamente competitivo em relação às importações da Terra.

Fabricação Espacial (Visão de Jeff Bezos)

Enquanto Elon Musk está focado em colônias marcianas, o outro bilionário na corrida espacial, Jeff Bezos está sonhando com um trilhão de pessoas vivendo em enormes estações espaciais também conhecidas como cilindros de O’Neil.

Nesse cenário, uma economia baseada no espaço constrói progressivamente mais mini-planetas artificiais capazes de abrigar bilhões de pessoas. E move para a órbita e longe da biosfera da Terra todas as indústrias pesadas poluentes.

Fonte: Blue Origin

Embora possa ser o ponto de chegada, é improvável que aconteça em nossa vida. Isso se deve a alguns motivos.

Enquanto a mineração de asteroides não for uma indústria massiva, a tecnologia e os materiais brutos para os cilindros de O’Neil estão fora do alcance.

E enquanto os cilindros de O’Neil não forem uma realidade, a fabricação em massa em órbita para qualquer coisa além de espaçonaves, satélites e infraestruturas de suporte provavelmente será antieconômica.

Claro, isso pode mudar se, por exemplo, regulamentações ambientais mais rigorosas forem implementadas. No entanto, considerando como a taxação de carbono não é gerenciada para ser aplicada globalmente, restrições ainda mais rigorosas à atividade industrial são improváveis de ocorrer em breve.

Alguns processos de fabricação podem se beneficiar de serem feitos no espaço; notadamente, a produção de fibras ópticas melhores, ou alguns produtos farmacêuticos e produtos químicos podem se beneficiar de condições de microgravidade. No entanto, a indústria pesada provavelmente permanecerá longe da Terra por agora.

Computação e Economia do Conhecimento

Enviar produtos físicos para cima e para baixo do poço de gravidade é uma maneira certa de aumentar seu preço. Então, é improvável que vejamos o tipo de globalização intensa de cadeias de suprimento como é o caso do comércio marítimo acontecendo com viagens espaciais neste século.

No entanto, tais limitações não são um problema para a transferência de dados, especialmente entre posições próximas como a órbita da Terra ou até a Lua. O espaço também pode oferecer um ambiente extremamente frio, tornando o resfriamento mais fácil.

Isso pode tornar o espaço um local perfeito para realizar tarefas de computação intensiva em energia. Com a IA, computação quântica e realidade virtual se tornando cada vez mais parte dominante da economia, podemos facilmente imaginar que a computação baseada no espaço pode se tornar um novo centro de lucro para as colônias espaciais.

Da mesma forma, científicos, escritores e outros profissionais orientados a dados podem exportar facilmente seus serviços sem as restrições que o comércio de produtos físicos sofre.

Megaprojetos

Muita da indústria espacial provavelmente dependerá de lucros rápidos da venda de energia, metais preciosos e talvez produtos de alta tecnologia e computação para a Terra.

Mas também é possível que a perspectiva de planetas inteiros de terras se tornem um objetivo em si. Especialmente se o esforço se tornar o tema de intensa competição entre países ou blocos culturais. Podemos ver uma repetição da colonização das Américas ou da “disputa por África”, impulsionada mais pelo nacionalismo do que por mera racionalidade econômica.

Se for esse o caso, então devemos esperar alguns megaprojetos para tornar a órbita muito mais barata e se tornar o foco principal da economia baseada no espaço.

Um deles pode ser a construção de um elevador espacial. O conceito tornaria o custo de alcançar a órbita quase trivial e provavelmente seria necessário para criar a visão de “um trilhão de pessoas no espaço” de Jeff Bezos.

Fonte: JHU Engineering

Visão Geral de uma Economia Espacial Madura

Órbita da Terra

Em órbita terrestre baixa, uma rede ultra-densa de centenas de milhares de satélites fornece internet de alta velocidade em todos os lugares, bem como imagens de satélite instantâneas.

O turismo espacial agora é um lazer comum para aqueles que têm dinheiro suficiente para pagá-lo. E também é o caso das viagens intercontinentais em menos de uma hora. Podemos até ver indivíduos ricos ou grandes corporações começando a comprar seus próprios foguetes privados, pois a etiqueta de preço de menos de $100 milhões para um Starship está no mesmo nível de iates de luxo e aviões particulares grandes.

Mais ao longe, em órbitas geoestacionárias, uma rede de satélites de energia transmite energia de volta à Terra. Uma série de instalações para a manutenção e reciclagem desses sistemas opera nas proximidades.

Lua

As primeiras bases lunares eurasianas e ocidentais se expandiram para um complexo industrial completo.

A produção de satélites de energia solar agora é feita principalmente aqui, pois os custos de lançamento são muito menores graças à gravidade 1/6 da Terra e à falta de atmosfera. Ou alternativamente, a maioria da geração de energia baseada no espaço é feita na superfície da Lua e simplesmente retransmitida para a Terra.

Alguns resorts de luxo ultra-privados complementam as instalações industriais muito menos luxuosas.

Fonte: ICON

Marte & Cinturão de Asteroides

Marte

A distância e os custos associados forçam condições muito mais duras do que na vizinhança da Terra.

No entanto, isso não desencoraja os colonos ambiciosos de fazer do planeta seu novo lar. A economia local ainda depende de importações, e os fabricantes locais constantemente tentam estabelecer cadeias de suprimento locais.

O planeta também é um hub central para reabastecimento, reparo e reabastecimento de alimentos para as estações de mineração de asteroides e navios que trabalham no cinturão de asteroides próximo.

Os residentes locais sonham em terraformar o planeta, com o projeto de “verdejar o Universo” se tornando o valor central da nascente cultura marciana. Isso progressivamente torna Marte um hub de biotecnologia, com um debate crescente sobre a ética da engenharia genética aplicada a humanos para ajudar a acelerar o processo de colonização.

Fonte: Mind Matters

Cinturão

O cinturão de asteroides se transformou em um enorme local de extração de recursos, semelhante ao outback australiano, ao Ártico russo ou às plataformas petrolíferas offshore.

Ele continua alimentando a demanda ilimitada da Terra por matérias-primas, especialmente metais do grupo da platina, ouro, prata e cobre, que todos colapsaram em preço devido à sua nova abundância.

Fornecer matérias-primas para as indústrias orbitais é a outra atividade principal.

Isso permitiu a eletrificação em massa das economias da Terra, bem como um foco na descarbonização e na substituição de plásticos por peças metálicas impressas em 3D.

Fonte: Mining.com

Outras Localizações

Outras colônias estão se desenvolvendo ou sendo planejadas, mas sua viabilidade econômica é prejudicada pelas condições ainda mais duras e maiores distâncias.