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O Mário vai ao espaço

A missão NS-22 da Blue Origin leva a bordo o turista português Mário Ferreira. Com lançamento marcado para dia 4 de Agosto às 13:30 UTC desde Corn Ranch no Texas, a missão tem uma duração total de 10 minutos atingindo uma altitude de pouco mais de 100 km acima do nível médio dos oceanos. Para além do Mário, a cápsula transporta mais 5 passageiros: 4 norte-americanos e Sara Sabry, a primeira cidadã egípcia nestas andanças.

Estas “andanças” são descritas na comunicação social como um voo ao espaço, fazendo dos passageiros astronautas, todos pela primeira vez. Mas vamos ver em mais detalhe do que se trata.

 

Onde começa o espaço?

Ir ao espaço significa sair da Terra. Portanto, o espaço começa onde a Terra acaba. Mas para sair da Terra não basta levantar voo. Sabemos intuitivamente que um avião voa ainda na Terra. Então, onde acaba a Terra? Pensando no avião começamos a ver que o ar – a atmosfera – ainda faz parte da Terra, e o problema passa a ser: onde acaba a atmosfera?

Theodore von Kármán (1881-1963) foi um físico e engenheiro húngaro-americano que tentou em 1957, pela primeira vez, definir o limite da atmosfera terrestre. O critério de Kármán é físico e tem a ver com a altitude a partir da qual a força de inércia dinâmica excede a força de sustentação aerodinâmica no voo de um aparelho.

Um avião comercial de passageiros mantêm a sua altitude por sustentação aerodinâmica, i.e. resistência do ar na atmosfera direccionada pelas asas para balançar a gravidade da Terra. Um satélite, ou mesmo a Lua, pouco ou nada afectados pela resistência atmosférica, mantêm a sua altitude por terem velocidade suficiente para manter uma órbita elíptica em torno da Terra. (A velocidade é tal que os ditos objectos caem tanto quanto a Terra se afasta, por ser redonda, por baixo dos mesmos.)

Ora como a atmosfera se torna cada vez mais rarefeita à medida que a altitude aumenta, existe um ponto para lá do qual não há ar suficiente para sustentar o objecto pela via aerodinâmica. É assim que se define a linha de Kármán. O valor exacto da altitude varia com a latitude (mais alto no equador que nos pólos), com as condições atmosféricas (mais alto quando a atmosfera está mais quente) e com a actividade solar, mas foi estabelecida a altitude de 100 km como representativa. No entanto, cálculos mais cuidadosos indicam que o critério de Kármán aponta para altitudes mais baixas.

De um ponto de vista mais terra a terra, saber onde começa o espaço advém da necessidade legal de saber onde aplicar as jurisdições aeronáutica e astronáutica. A linha de Kármán (definida a 100 km acima do nível médio dos oceanos) é a escolhida pela Federação Aeronáutica Internacional para definir a fronteira entre a terra e o espaço.

Desde Julho de 2021, a Blue Origin já lançou 5 cápsulas com passageiros (NS-16, NS-18, NS-19, NS-20 e NS-21) tendo todas atingido entre 106 km e 107 km de altitude. É expectável que a NS-22 atinja uma altitude semelhante.

Assim sendo, legalmente, a cápsula NS-22 da Blue Origin vai mesmo ao espaço. Se bem que seja só meter o nariz pela frincha da porta.

A Blue Origin posiciona-se no sector do turismo espacial, onde a ideia é vender idas ao espaço. Com esta oportunidade emergente de negócio a questão “onde começa o espaço?” volta à baila. Empresas como a World View, que usam balões estratosféricos em vez de foguetes e só atingem os 35 km de altitude, têm interesse em baixar a altitude onde começa o espaço. Face a um voo sub-orbital como o da NS-22, a viagem de balão é muito mais confortável, dura várias horas, e custa muito menos dinheiro (cerca de $50000 de balão contra várias centenas de milhar de um voo com a Blue Origin).

The altitude of space
Altitude da linha de Kármán (tracejado azul), das várias camadas da atmosfera (linhas a preto), incluíndo onde ocorrem os fenómenos da aurora boreal e dos meteoros. A faixa amarela indica a Low Earth Orbit, onde orbitam os satélites Sentinel do programa de observação da Terra da ESA, o telescópio espacial Hubble (HST) e a Estação Espacial Internacional (ISS). Um esboço da trajectória da cápsula NS-22 é representado pela linha magenta. O painel à direita mostra a Terra, a LEO e a Lua, tudo à escala.

A atmosfera

Como vimos, a atmosfera é a chave da questão de onde começa o espaço. A nossa atmosfera está dividida em 5 camadas, chamadas “-sferas”, separadas por “-pausas”.

  • A troposfera vai da superfície à tropopausa cuja altitude varia dos 9 km nós pólos aos 17 km perto do equador. A temperatura diminui com a altitude nesta camada. Nem o monte Evereste nem os voos comerciais de passageiros ultrapassam a troposfera.
  • Segue-se a estratosfera, que vai da tropopausa até à estratopausa que varia entre os 48 km e os 55 km de altitude. A temperatura aumenta com a altitude nesta camada. Os balões metereológicos atingem facilmente a estratosfera.
  • A mesosfera começa na estratopausa e termina na mesopausa a cerca de 85 km de altitude. A temperatura diminui com a altitude. É nesta camada que se desintegram a maioria dos meteoróides, dando origem às estrelas cadentes.
  • A termosfera começa na mesopausa e vai até à termopausa, a cerca de 700 km de altitude. A temperatura aumenta com a altitude nesta camada. É na base da termosfera que tem origem a aurora boreal, logo acima da linha de Kármán. A NS-22 vai entrar brevemente nesta zona e logo começará a descer às mãos da gravidade terrestre.
  • A exosfera vai da termopausa (700 km) até aos 10000 km. Composta essencialmente das moléculas mais leves que compõem o ar (hidrogénio e hélio) a exosfera é última camada que está “ligada” à Terra pela atracção gravítica.

Em termos de atmosfera, o espaço começa onde a exosfera acaba – a 10000 km de altitude, portanto.

Colonização do espaço

Desde 1957 com o lançamento do satélite Sputnik, que a humanidade começou a colonizar o espaço. Os satélites e a estação espacial internacional (ISS) estão na chamada Low Earth Orbit (ou LEO), para que a sua órbita não sofra resistência do ar. A Low Earth Orbit (ou LEO) é a região entre 200 km e 2000 km acima do nível dos oceanos, que inclui parte da termosfera e parte da exosfera.

A ISS oscila em torno dos 350 km, ainda dentro da termosfera. A essa altitude a atmosfera ainda oferece alguma resistência e faz com que a ISS perca 2 km por mês. Esse decaimento da órbita é compensado por foguetes que reposicionam a estação de tempos a tempos. Os satélites Sentinel do programa Copernicus da Agência Espacial Europeia orbitam entre os 700 km (na base da exosfera) e os 825 km de altitude.

Tudo isto muito para lá do que o que a NS-22 vai atingir.

O Hubble Space Telescope (HST) orbita a Terra a 550 km, uma altitude ligeiramente superior à da ISS. O facto de estar em órbita permitiu 4 missões de manutenção e melhoramento dos instrumentos ao longo dos anos. As missões consistiram mesmo na ida de astronautas ao telescópio com ferramentas. Felizmente Hubble foi planeado para ser alvo de manutenção. É que o espelho tem um defeito de fabrico e foi necessária uma missão em 1993, apenas 3 anos após o lançamento, para aplicar uma correcção.

O James Webb Space Telescope está muito mais longe. A distância da Terra à Lua são 380 mil quilómetros e o Webb está 4 vezes mais longe do que a Lua. A tal distância é muito difícil e dispendioso realizar missões de manutenção. Por isso, a alegria foi grande quando o Webb foi capaz de se desembrulhar sozinho (escudo solar e espelhos primário e secundário) e começar a recolher imagens em boas condições.

Distância à Terra
Cume do Evereste 8.85 km
Aviões de passageiros 11 km
Balões meteorológicos 35 km
Meteoros (estrelas cadentes) 70 km
Linha de Kármán 100 km
Altitude máxima da NS-22 105 km
Aurora Boreal 90 a 150 km
Estação Espacial Internacional 400 km
Telescópio Espacial Hubble 550 km
Satélites Sentinel 700 a 825 km
Lua 380,000 km
Telescópio Espacial James Webb 1,500,000 km
Marte (distância média) 255,000,000 km

A missão NS-22

Os 6 passageiros da missão NS-22 da Blue Origin vão passar os 10 minutos do voo dentro de uma cápsula, a RSS First Step, que vai ser lançada pelo foguete New Shepard. Cerca de 3 minutos após o lançamento, o foguete separa-se da cápsula e cai para a superfície Terra, aterrando suavemente com auxílio de motores. O foguete é reutilizável.

Foguete New Shepard
Foguete New Shepard da Blue Origin. Credit: Blue Origin

A cápsula RSS First Step tem cerca de 15 metros cúbicos de volume, o triplo do espaço interior de um Twingo original. Este artigo oferece uma comparação interessante entre a experiência de ir ao espaço do primeiro norte-americano a fazê-lo, Alan Shepard, e da sua filha, Laura Shepard Churchley. Alan, que dá o nome ao foguete New Shepard da Blue Origin, foi em 1961 o segundo humano a ir ao espaço – o soviético Yuri Gagarin foi o primeiro – e Laura foi em 2021 uma das passageiras na missão NS-19.

Aterragem bem sucedida de uma missão Blue Origin.
Aterragem bem sucedida de uma missão Blue Origin. Credit: Blue Origin

Que tipo de órbita vai ter a NS-22?

A NS-22 vai efectuar um voo sub-orbital, o que significa que não vai entrar em órbita. Para entrar em órbita, um objecto tem que atingir a chamada velocidade de escape, que são 11 km por segundo, ou 40000 km/h. O foguete New Shepard atinge uma velocidade 3500 km/h. Assim, o foguete e a cápsula descreverão uma trajectória parabólica, como quem dá um chuto numa bola que atinge uma altura máxima e volta a cair mais à frente.

Quanto tempo vai a NS-22 passar no espaço?

A cápsula NS-22 não tem tripulação, tem apenas passageiros. É um lançamento livre em que o foguete New Shepard vai acelerar a cápsula para cima, separando-se da mesma ainda abaixo da linha de Kármán, cerca de 3 minutos após o lançamento. Pouco depois os passageiros desapertam os cintos de segurança e começam a sentir a ausência de gravidade. Seguem em ascensão livre, atingindo a altitude máxima cerca de 1 minuto depois. A partir os passageiros re-apertam os cintos e a cápsula prossegue em queda livre até que os para-quedas se abrem ao minuto 9 após o lançamento, com aterragem final ao minuto 10.

Quanto ao tempo que a cápsula vai passar no espaço, assumindo uma trajectória parabólica ideal, estimo que sejam cerca de 2 minutos acima da linha de Kármán.

Missão Blue Origin
Sequência temporal típica de uma missão da Blue Origin. Credit: Blue Origin

Pessoas no espaço

Começando com Yuri Gagarin a 12 de Abril de 1961 e até 20 de Julho de 2021, um total de 574 pessoas foram ao espaço, pela definição da linha de Kármán. Destes, 567 estiveram em órbita (o que o voo sub-orbital da NS-22 não fará).

Apenas 24 pessoas – os astronautas da missão Apollo – foram além da órbita terrestre, em direcção à Lua. O grupo que caminhou na superfície da Lua é ainda mais restrito: 12 pessoas. Somando todo o tempo passado por todas as pessoas que foram ao espaço dá pouco mais de 77 anos.

Aos 26 anos de idade, Valentina Tereshkova foi a mulher mais nova a orbitar a Terra, na missão Vostok 6 de 1963. Valentina completou 48 órbitas da Terra em 2 dias, 22 horas e 50 minutos, a uma altitude de cerca de 200 km, na base da Low Earth Orbit. Wally Funk foi a pessoa mais idosa a ir ao espaço.

Valentina Tereshkova, a mulher mais nova a ir ao espaço.
Valentina Tereshkova, a mulher mais nova a ir ao espaço. Credit: Alexander Mokletsov
Wally Funk, a pessoa mais idosa a ir ao espaço.
Wally Funk, a pessoa mais idosa a ir ao espaço.

Wally foi uma das 13 mulheres que participaram no programa Mercury 13. Também conhecido por Women In Space, o estudo realizado entre 1959 e 1962 investigou a resistência da mulheres a idas ao espaço, expondo-as aos mesmos exames e testes que os astronautas masculinos selecionados pela NASA para o programa que culminou na ida à Lua. Mas Wally nunca foi ao espaço no âmbito do Mercury 13. Em 2021, com 82 anos de idade, Wally foi uma das passageiras da missão Blue Origin NS-16.

A Blue Origin também proporcionou (a troco de algum dinheiro) ao neerlandês Oliver Daemen, de 18 anos de idade, o recorde de ser a pessoa mais jovem a ir ao espaço.

O Mário também vai ser um “first” da Blue Origin – o primeiro português a ir ao espaço. Nascido em 1968, o Mário já vivenciou a ida à Lua. Esse momento e essas imagens são as que decerto mais continuam a exploração espacial. Uma curiosidade da lista de pessoas que foram ao espaço: o nosso Mário vai ser não o primeiro mas o segundo Mário a ir ao espaço.

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