Cinco inovações para levar o homem à Lua que mudaram a vida na Terra

A corrida espacial foi responsável pela criação de tecnologias que usamos no dia a dia!

Muitas das tecnologias comuns no cotidiano originaram da vontade de colocar um humano na Lua. O esforço chegou ao apogeu quando Neil Armstrong saiu do módulo de pouso Eagle e pisou na superfície lunar há 50 anos.

Como embaixadora de astronomia aerotransportada da Nasa e diretora do planetário da Universidade de Wisconsin-Milwaukee Manfred Olson, sei que as tecnologias por trás da previsão do tempo, GPS e até smartphones podem ter suas origens traçadas de volta à corrida para chegar à Lua.

1. Foguetes
O dia 4 de outubro de 1957 marcou o início da era espacial, quando a União Soviética lançou o Sputnik 1, primeiro satélite feito por humanos. Os soviéticos foram os primeiros a fazer veículos de lançamento poderosos ao adaptar mísseis da Segunda Guerra Mundial, especialmente o alemão V-2.
A partir disso, a propulsão espacial e tecnologia de satélite andou rápido: Luna 1 escapou do campo gravitacional da Terra para voar além da Lua no dia 4 de janeiro de 1959; Vostok 1 carregou o primeiro humano para o espaço, Yuri Gagarin, no dia 12 de abril de 1961; e Telstar, o primeiro satélite comercial, enviou sinais de TV para além do Oceano Atlântico no dia 10 de julho de 1962.

O pouso na lua de 1969 também aproveitou a expertise de cientistas alemães, como Wernher von Braun, para enviar cargas muito caras ao espaço. Os motores de Fórmula 1 na Saturno V, foguete de lançamento usado nos programas Apollo, queimou um total de 2800 toneladas de combustível a uma taxa de 12,9 toneladas por segundo.

A Saturno V permanece o foguete mais poderoso construído, mas os atuais são bem mais baratos. Por exemplo, enquanto a Saturno V custou US$ 185 milhões, que seria mais de US$ 1 bilhão em 2019, o lançamento do Falcon Heavy atual custou somente US$ 90 milhões. Esses foguetes são como satélites, astronautas e outras naves espaciais saem da superfície terrestre, para continuar trazendo informações sobre outros mundos.

2. Satélites
A busca por impulso o suficiente para colocar um homem na lua levou à construção de veículos poderosos o suficiente para lançar cargas a alturas de 34100 a 36440 quilômetros acima da superfície da Terra. A tais alturas, a velocidade de órbita do satélite se alinha à velocidade de rotação do planeta — então os satélites permanecem sobre um ponto fixo, na chamada órbita geoestacionária. Satélites geoestacionários são responsáveis pela comunicação, fornecendo tanto conexão da internet quanto programação de TV.

No início de 2019, havia 4987 satélites orbitando a Terra; só em 2018, foram mais de 382 lançamentos orbitais no mundo todo. Dos satélites em operação atualmente, cerca de 40% servem para comunicação, 36% observam a Terra, 11% demonstram tecnologias, 7% melhoram a navegação e posicionamento, e 6% ajudam nas pesquisas de ciências espaciais e terrestres.

3. Miniaturização
Missões espaciais — antigamente e até hoje — têm limites no quão grandes e pesados os equipamentos podem ser, porque muita energia é necessária para levantar e alcançar a órbita. Essas limitações forçaram a indústria espacial a encontrar formas de fazer versões menores e mais leves de quase tudo: até as paredes do módulo de pouso lunar foram reduzidas à espessura de duas folhas de papel.

Do fim dos anos 1940 ao fim dos anos 1960, o peso e a energia consumida por eletrônicos foi reduzida em algumas centenas — das 30 toneladas e 160 quilowatts do computador integrador numérico eletrônico para os 30 gramas e 70 watts do computador de bordo da Apollo. Essa diferença de peso equivale à diferença entre o peso de uma baleia jubarte e um tatu.

Missões tripuladas requeriam sistemas mais complexos do que as anteriores, não tripuladas. Por exemplo, em 1951, o computador universal automático era capaz de realizar 1905 instruções por segundo, enquanto o sistema da Saturno V desempenhava 12190 instruções por segundo. Essa tendência de eletrônicos mais leves continuou, com aparelhos que cabem na mão capazes de desempenhar instruções 120 milhões de vezes mais rápido do que os sistemas que guiaram o lançamento da Apollo 11.

A necessidade de “miniaturizar” computadores para a exploração espacial nos anos 1960 motivaram a indústria inteira para desenhar computadores menores, mais rápidos e mais eficientes do ponto de vista energético, o que afetou praticamente todas as facetas da nossa vida atualmente, das comunicações à saúde e da manufatura à transportação.

4. Rede global de antenas
A comunicação com os veículos e as pessoas no espaço era tão importante quanto levá-los até lá. Um avanço importante associado ao pouso lunar de 1969 foi a construção de uma rede de antenas, chamada de Rede do Espaço Profundo, para permitir que controladores na Terra se comunicassem constantemente com missões além da órbita terrestre. Essa continuidade foi possível porque as antenas foram colocadas estrategicamente a 120 graus de distância em longitude, de modo que cada nave espacial ficaria ao alcance de uma das antenas o tempo todo.

Por causa da limitação de energia da nave, antenas grandes foram construídas na Terra para simular “orelhas grandes” para ouvir mensagens fracas e funcionar como “grandes bocas” para transmitir comandos. De fato, a Rede do Espaço Profundo foi usada para a comunicação com os astronautas da Apollo 11 e para as primeiras e dramáticas imagens de TV de Neil Armstrong pisando na Lua. A rede também foi crítica para a sobrevivência da equipe da Apollo 13, porque eles precisavam de orientação do pessoal de solo sem perder a preciosa energia em comunicação.

Algumas dezenas de missões usam a Rede do Espaço Profundo como parte da exploração contínua do Sistema Solar e além. Para completar, a Rede do Espaço Profundo permite a comunicação com satélites que estão em órbitas altamente elípticas, para monitorar os polos e transmitir sinais de rádio.

5. Olhando para a Terra
Chegar ao espaço permitiu que as pessoas voltassem seus esforços de pesquisa para a Terra. Em agosto de 1959, o satélite não tripulado Explorer VI tirou as primeiras fotos cruas da Terra do espaço em uma missão pesquisando a atmosfera superior, em preparo para o programa Apollo.

Quase uma década depois, a tripulação da Apollo 8 tirou uma foto famosa da Terra surgindo na paisagem lunar, chamada de “Nascer da Terra”. Essa imagem ajudou as pessoas a enxergar nosso planeta como um mundo único compartilhado e incentivou o movimento ambiental. Entender o papel do nosso planeta no universo se aprofundou com a foto “pale blue dot” (ponto azul pálido) do Voyager 1, recebida pela Rede do Espaço Profundo.

Pessoas e nossas máquinas tiram fotos da Terra vista do espaço desde então. Essas vistas guiam pessoas global e localmente. O que começou nos anos 1960 como um sistema de satélite da Marinha dos EUA para acompanhar os submarinos a 186 metros se transformou no Sistema de Posicionamento Global (GPS), que fornece serviços de localização no mundo todo.

Imagens de uma série de satélites de observação da Terra chamada Landsat são usadas para determinar a saúde das lavouras, identificar proliferação de algas e encontrar vazamentos de óleo. Outros usos incluem identificar quais tipos de gerenciamento de florestas são mais eficazes para prevenir incêndios silvestres ou reconhecer mudanças globais, como cobertura de geleiras e desenvolvimento urbano.

Na medida em que aprendemos mais sobre nosso planeta e exoplanetas — planetas em torno de outras estrelas — ficamos mais conscientes do quão precioso nosso planeta é. Os esforços para preservar a Terra talvez ainda encontrem ajuda nas células de combustível, outra tecnologia do programa Apollo. Esses sistemas de armazenamento de hidrogênio e oxigênio no Módulo de Serviço da Apollo, que continha sistemas de sobrevivência e mantimentos para as missões de pouso lunar, geraram energia e produziram água potável para os astronautas. Muito mais limpas do que motores com combustíveis tradicionais, células de combustível podem ter um papel importante para transformar a produção global de energia e combater as mudanças climáticas.

Só nos resta imaginar quais inovações dos esforços para enviar pessoas a outros planetas vão afetar os terráqueos 50 anos após a primeira caminhada em Marte.

Jean Creighton é pesquisador da Universidade do Wisconsin-Milwaukee. Texto originalmente publicado em inglês no site The Conversation.

Fonte: Galileu