Londres está adicionando o elo perdido de acesso à órbita ao seu plano de transformar o país em uma potência espacial mundial

Dirigindo-se à Royal Aeronautical Society em Londres no mês passado, o executivo-chefe da Agência Espacial do Reino Unido, Graham Turnock, pediu ao país que tratasse o espaço como “um domínio operacional coerente”, impactando atividades que variam de governo, finanças, manufatura, serviços de emergência, agricultura e energia a defesa e defesa. segurança. Os serviços e aplicativos derivados do espaço, observou ele, já apoiam cerca de 300 bilhões de libras (390 bilhões de dólares) em atividade econômica do Reino Unido todos os anos e possibilitarão, por exemplo, a Internet 5G.

Os serviços e aplicativos baseados no espaço incluem atividades da vida cotidiana, como mapeamento por satélite, extração de dinheiro de um caixa eletrônico – satélites de navegação transportam relógios atômicos, cujos sinais cronometram com precisão as transações financeiras – e, é claro, muita recepção de televisão e previsão do tempo. Uma meta do governo do Reino Unido de longa data é que a indústria espacial doméstica comande 10% de um setor espacial mundial em rápido crescimento até 2030, o que poderia fazer com que as atividades diretas de negócios espaciais no Reino Unido valessem £ 40 bilhões.

Em uma palestra intitulada “Grã-Bretanha no espaço: do setor de alto crescimento ao poder espacial – uma jornada para a década de 2020”, Turnock observou que as decisões recentes de estabelecer um Conselho Nacional do Espaço que supervisiona a atividade militar e civil seguem um precedente estabelecido pelos EUA. e rivaliza com o tamanho da França e da Itália. Mas enquanto o Reino Unido pode estar nadando com a maré – do lado da defesa, mesmo refletindo os movimentos dos EUA e da França para estabelecer comandos espaciais – não há dúvida de que se tornar uma potência espacial é uma tarefa difícil.

De fato; Como observou Turnock, um dos objetivos da UKSA para a próxima década é reduzir o custo de lançamento de satélites – uma capacidade que o Reino Unido evitou desde que abandonou seu bem-sucedido programa Black Arrow em 1971. Felizmente, ambições de criar uma indústria de lançamento doméstica para dar a isso poder aspirante ao espaço, alguns meios independentes de acesso ao espaço poderão em breve dar frutos. Embora um longo esforço para interromper o negócio de lançamentos mostre grande promessa em Oxford, dois esquemas importados e duas startups domésticas estão se preparando para lançar pequenos lançadores adequados para colocar cargas úteis tão grandes quanto cerca de 450 kg nas órbitas polares críticas para civis ou militares Missões de observação da Terra.

O disruptor é a Reaction Engines, que no ano passado demonstrou a tecnologia-chave que, antes da década acabar, pode oferecer o Santo Graal dos voos espaciais: um avião espacial de decolagem e aterrissagem de decolagem e pouso rápido para voos em órbita, em estilo de companhia aérea. Mas enquanto o motor de foguete híbrido de respiração aérea SABRE e o conjunto de aviões espaciais Skylon estiverem a muitos anos e centenas de milhões de dólares de distância, os foguetes convencionais poderão em breve colocar a Grã-Bretanha no jogo de lançamento.

Quase pronto para o vôo é o sistema de lançamento aéreo 747 da Virgin Orbit, para voar a partir do aeroporto de Newquay, na Cornualha, a partir do próximo ano. Também está à vista o lançador vertical Electron, da RocketLab, sediado na Califórnia e na Nova Zelândia, um sistema comprovado para voos sendo trazido para o Reino Unido pela Lockheed Martin – um “investidor estratégico” na RocketLab e o principal contratado pelo governo do Reino Unido no estabelecimento de um local de lançamento vertical em Península de A’Mhoine em Sutherland, Escócia.

Entende-se que a Virgin Orbit está a apenas algumas semanas do voo inaugural de seu foguete LauncherOne – transportado à altitude para lançamento e lançamento sob as asas de um Boeing 747-400 da Atlantic, ex-Virgin Atlantic, apropriadamente chamado de “Cosmic Girl”. Desenvolvido internamente na fábrica da Virgin Orbit em Long Beach, Califórnia, o LauncherOne de dois estágios e 70 pés / 21m e seus motores Newton apresentam designs conhecidos, mas incorporam tecnologia de impressão 3D avançada para acelerar a construção; os aviônicos de foguetes proprietários são adaptados para o cálculo rápido do plano de vôo, para acomodar as mudanças de curto prazo no ponto de lançamento, que são uma característica e uma vantagem dos lançamentos aéreos.

O lançamento aéreo torna o sistema – projetado para transportar até 450 kg em órbita baixa da Terra – ideal para operação na Cornualha. No show aéreo de Farnborough, em 2018, o líder de projetos especiais da Virgin Orbit, Will Pomerantz, assinou o acordo que levará o sistema ao nascente Spaceport Cornwall em Newquay – apenas um pequeno vôo para o mar, onde o 747 pode virar para o norte para o lançamento, alinhado à missão trajetória e livre de áreas habitadas. A Virgin Orbit fechou 2018 com testes de transporte em cativeiro a partir de sua base de vôo em Mojave – o LauncherOne monta no chamado ponto de montagem do “quinto motor” sob a asa esquerda do 747 – e julho de 2019 viu um teste de queda no oceano Pacífico, testando todos os aspectos do voo, exceto ignição por foguete.

Qualquer pista adequada para um 747 poderia lidar com a operação; A infraestrutura terrestre, para integração de carga útil e abastecimento, é mínima em comparação com o necessário para o lançamento vertical. O Japão e a ilha de Guam, no Pacífico, também estão contratados para sediar a Virgin Galactic, cuja operação de US $ 12 milhões por voo deve ser facilmente escalável. Como observa Pomerantz, existem muitos 747 disponíveis para “um dígito de milhões de dólares”.

EM BREVE

No final de janeiro, a Virgin Orbit estava planejando uma “série curta de ensaios com trajes molhados” e testes de táxi e transporte em cativeiro com um foguete totalmente carregado, antes do primeiro voo. Tudo vai bem, permanecem as expectativas de que a Cornualha sedie uma missão em 2021. Destacando a praticidade e flexibilidade do lançamento aéreo, o diretor do Spaceport Cornwall, Miles Carden, salienta que a preparação do aeroporto de Newquay para a Virgin Orbit envolve 12 milhões de libras “relativamente modestas”, para taxiway melhorias na pista e uma atualização na iluminação LED para lidar com grandes aeronaves. Outros £ 8 milhões da UKSA e outros fundos nacionais serão dedicados à construção de instalações de integração e armazenamento de carga útil necessárias para apoiar a atividade de lançamento.

Carden diz que as estimativas de casos de negócios se baseiam no acúmulo de no máximo 12 voos por ano. A atividade de lançamento tornará o aeroporto de Newquay único no mundo, oferecendo “total integração” da aviação civil e do lançamento de grandes aeronaves.

Os outros três concorrentes no Reino Unido são sistemas convencionais de lançamento vertical que esperam voar de Sutherland. Essa instalação – recebida pela Royal Air Force, que deseja desenvolver a capacidade de acesso ao espaço – é o foco de £ 31,5 milhões em subsídios da Agência Espacial do Reino Unido, anunciados no show aéreo de Farnborough em 2018. Esse dinheiro está destinado ao desenvolvedor e operador do espaçoporto Lockheed Martin (23,5 milhões de libras), ao conselho empresarial do governo local (2,5 milhões de libras) e ao lançamento do setor privado Orbex, cuja concessão de 5,5 milhões de libras foi destinada ao desenvolvimento de uma fábrica em Escócia para construir estruturas, montar foguetes com motores fabricados na Dinamarca e integrar cargas úteis.

A Orbex tem pelo menos um cliente inscrito no seu iniciador Prime, que promete orbitar 150 kg e voar de Sutherland ou de um local de lançamento espanhol planejado nos Açores. Embora não esteja disponível para comentar este artigo, a Orbex disse no início deste ano que espera o primeiro voo no outono de 2022. Seus fatores diferenciadores alegados são uma tecnologia de combustível que reduz a massa do lançador em 30% em relação aos rivais, e o uso de biopropano, que ele descreve como “um combustível renovável de queima limpa que reduz as emissões de carbono em 90% em comparação com os combustíveis de hidrocarbonetos tradicionais”.

O elétron líquido movido a oxigênio e querosene – 17m de altura – oferece uma capacidade de carga nominal “150 kg” semelhante a uma órbita síncrona ao sol de 500 km. Estruturas compostas de carbono, incluindo tanques de combustível capazes de receber oxigênio líquido, proporcionam uma economia de peso “impressionante”. Mas, até agora, a característica marcante do Electron é o fato de ter voado 11 vezes desde maio de 2017, a partir de seu local de lançamento criado na Nova Zelândia. Os clientes incluem a NASA, DARPA e a Força Aérea dos EUA.

Entre a Prime ou a Electron e a Virgin Orbit está a Skyrora, com sede em Edimburgo, cujo Skylark XL de 315 kg a 500 km está atualmente em desenvolvimento com uma meta de 2022 para voos de Sutherland ou de locais alternativos na Escócia, incluindo Shetland ou Western Isles. A empresa – que possui um “centro de trabalho conjunto” em Dnipro, na Ucrânia, onde os conhecimentos em engenharia de foguetes datam dos tempos soviéticos – baseia-se no conhecimento de combustível desde a mais antiga herança orbital de foguetes do Reino Unido, enquanto explora a extensa tecnologia de impressão 3D para reduzir a massa. , custo e conteúdo de material e mão-de-obra de componentes para motores e tanques.

O gerente de engenharia John Jack “JJ” Marlow disse à Flightglobal que a Skyrora está obtendo benefícios em custo e velocidade de desenvolvimento, trazendo muito trabalho internamente com a tecnologia 3D. E ele enfatiza a grande vantagem prática na escolha do combustível de peróxido de hidrogênio-querosene, cujas características foram bem documentadas pelo Black Arrow, que voou da faixa de testes Woomera na Austrália – antes de ser retirado, em parte porque o governo britânico achava que seria mais barato comprar lançamentos dos EUA.

O peróxido de hidrogênio-querosene, ele diz, não pode igualar o oxigênio-hidrogênio líquido para o desempenho, mas tem a enorme vantagem de não ser criogênico. Ou seja, quando o instável clima escocês mantém um foguete abastecido e pronto, Skyrora poderá simplesmente esperar que as condições melhorem, em vez de passar pelo exercício demorado e dispendioso de descongelar e armazenar uma carga criogênica. O combustível líquido, que não é cirogênico, mas também deve fornecer capacidade confiável de parada e reinício em órbita, essencial para missões com várias cargas úteis.

O peróxido de hidrogênio também é muito denso, acrescenta Marlow, então, combinado com a eficiência em massa da impressão 3D, ele espera que o Skylark XL percorra um longo caminho para solucionar o “pequeno problema do lançador” da capacidade de carga útil de consumo de massa de combustível e veículo. Talvez ainda melhor, a Skyrora desenvolveu internamente um processo exclusivo para transformar resíduos de plástico em querosene. O processo “Ecosene” leva 24 horas para transformar 1.000 kg de plástico em 600 kg de querosene – para alimentar foguetes, aeronaves ou para qualquer outra aplicação, potencialmente de uma planta compacta instalável em qualquer lugar.

Os principais marcos no horizonte próximo da Skyrora incluem a conclusão no primeiro trimestre de uma bancada de testes de motores em Fife, na Escócia e testes em larga escala de motores quentes – somos “agressivos nessa linha do tempo” – de seu foguete suborbital a combustível Skylark L, o mais ambicioso de uma série de projetos que formam uma abordagem gradual do orbital XL. No final deste ano, Marlow diz que espera poder fazer testes no motor principal XL e concluir um protótipo do terceiro estágio reinicializável do lançador XL, que em voo entregaria uma carga útil à sua posição final.

O Skylark L – que voará por dois terços do custo do orbital XL e pode ser um veículo atraente para missões científicas suborbitais – pode estar pronto para voar no segundo semestre deste ano. A grande questão, no entanto, é se será ou não capaz de voar como planejado a partir de casa.

DETALHES, DETALHES

Ao aprovar a Lei da Indústria Espacial de 2018, Londres derrubou formalmente décadas de políticas que proibiam efetivamente o lançamento do Reino Unido, desencadeando esse aumento de atividade em lançadores e locais de lançamento. Infelizmente, enquanto muitos observadores veem a Lei de 2018 como um modelo para a regulamentação de lançamento do século XXI, a legislação suplementar necessária ainda não foi proposta, de modo que as operadoras de lançamento enfrentam uma responsabilidade ilimitada em caso de acidente – um impedimento – e os reguladores não podem avaliar formalmente os pedidos de voo.

As partes interessadas estão discutindo ativamente opções com a CAA e outras autoridades; Carden espera um projeto de lei nesta primavera e está otimista de que, no novo ambiente de “estabilidade política”, a legislação “não controversa” seja aprovada com relativa facilidade. Enquanto isso, a Skyrora diz que construiu seus negócios em torno de voar da Escócia cerca de 10 vezes por ano, mas Marlow observa que a empresa apresentou um pedido de propostas no ano passado para os espaçoporto na Europa e além.

Em última análise, a eliminação de obstáculos legais e técnicos não garante a viabilidade comercial. Os lançadores pequenos são mais baratos do que os grandes em termos absolutos, mas o preço do lançamento por quilograma de carga útil permanece bastante consistente. Marlow admite isso, citando um custo-alvo Skylark XL em órbita de cerca de £ 20.000 / kg, mas enfatiza que a proposta de valor da Skyrora está em uma rápida reviravolta do contrato para o voo, com controle preciso sobre a data de lançamento e a órbita final para clientes cujas cargas úteis seriam de outra forma “Cavalinho” cavalga em um foguete grande – e, portanto, deve-se ao horário e percurso de um cliente principal. A Virgin Orbit – cerca de US $ 25.000 / kg – diz o mesmo.

A Agência Espacial do Reino Unido tem uma visão decadal do caso de negócios. Como Turnock observou, as “mega-constelações” de pequenos satélites que estão sendo lançadas ou propostas para serviços de Internet e telecomunicações estão gerando expectativas de que, até 2030, poderemos ver cerca de 2.000 satélites lançados anualmente – tantos quanto hoje em operação na órbita da Terra. Portanto, ele calcula, a capacidade global de lançamento estará “esgotada” em alguns anos. Deixando espaço, certamente, para algumas dúzias de lançamentos de alguns espaçoporto do Reino Unido.

Fonte: Flight Global